DE2924560A1 - Radionuklider abbildner fuer koerperfunktionen - Google Patents

Description

292A56Q

Die Erfindung bezieht sich, auf einen radionukliden Abbildner für Körperfunktionen gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs» Die Erfindung wendet sich daher an das Gebiet der Nuklearmedizin und bezieht sich im speziellen auf einen Abbildner, der sehr wirksam die hochempfindliche Quatiüfizierung und räumliche Anordnung von Radioaktivität in einem Körperteil eines Patienten erfassen kann, dem Material eingeflößt worden ist, das mit Radionukliden versehen ist.

Auf dem Gebiet der Nuklearmedizin wurde die Bedeutung des Abbildens von entsprechenden Körperteilen entdeckt, wobei die dabei entstehenden Probleme studiert und erforscht wurden. Dies geht hervor aus: "ΐ/hat is the Role of Nuclear Medicine in Medical Imaging" Edward M. Smith ScD., Maryville, Tennessee, South Eastern Chapter, Society of Nuclear Medicine Continuing Education 1976; "Physics and Instrumentation" - Thomas F. Budinger und F. David Rollo "Progress in Cardiovascular Diseases, Vol. XX, No. 1 Juli/August 1977 PP 19-53; "Emission Computer Assisted Tomography with Single-Photon and Positron Annihilation Photon Emitters" - Thomas F, Budinger, Stephen E. Derenzo, Grant T. Gulberg, William L. Greenberg und Ronald H. Huesman, Journal of Computer Assisted Tomography Vo. 1, No. 1, 1977. Weiterhin wird in der US-PS 3 970 853 - David E. Kühl und Roy Q. Edwards ein Abtastsystem beschrieben, das "in vivo" Querschnitte bzw. Querprofile des Gehirns eines Patienten aufnimmt, dem Radionuklide eingeflößt worden sind. Das aus der vorgenannten Patentschrift vorbekannte Abtastsystem verwendet weichfokussierte Kollimatoren, die innerhalb einer rotierenden Bildrahmenanordnung untergebracht sind, die stufenweise versetzt angeordnete Strahlungsdetektoren besitzt. Bei dieser bekannten Abtastanordnung wird ein "starker bzw.

909881/0774

2324560

fetter Bleistift" der Empfindlichkeit verwendet, jedoch dieses bekannte Gerät, obwohl es einen wesentlichen Beitrag auf dem Gebiet des Abbildens darstellt, nicht den gewünschten optmalen hohen Grad an räumlicher Auflösung und Empfindlichkeit. Andere Techniken, die einen "schmalen Bleistift" der Empfindlichkeit verwenden, um die räumliche Auflösung zu verbessern, besitzen den Nachteil, daß sie gegen einen Imperativ der Nuklearmedizin verstoßen, der darin besteht, -daß man während der kurzen Zeitperiode,die kompatibel mit der Patientenraibeweglichkeit ist, einen maximalen Betrag von Strahlung, z.B. Gammastrahlenphotonen sammelt, die von dem Patienten emittiert werden. Andere Vorschläge, die Gammakameras und "Paralleiloch"-Kollimatoren vorsehen, um simultan viele "schmale Bleistifte" von Str-ahlung zu erfassen, besitzen jedoch ähnliche Schwierigkeiten. Die US-Patentanmeldung Nr. 865 Ö94 "Nuclear Transverse Sectional Brain Function Imager" von H.F. Stoddart, beschreibt einen Abbildner, der hochfokussierte Kollimatoren verwendet und der in hoehwirksamer Weise schnell eine liochempflndliche Quantifizierung und räumliche Anordnung der Radioaktivität eines Körperorgans im Querprofil erzeugt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Querprofil-Äbbildner zum Gebrauch in der Nuklearmedizin zu schaffen, der sehr schnell die von einem Körperquerprofil emittierte Strahlung sammelt und der eine schnelle, hochempfindliche Quantifizierung und räumliche Lokalisierung der Radioaktivität in dem Körperschnitt bzw. Profil ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches*

909881/0774

2 -9 24 56 Q

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie die Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand von in der Beschreibung dargestellten Ausführungsbeispielen. Ss zeigen:

Fig. 1 und 1a die generelle Anordnung einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Pig..2 in etwas schematischer Darstellung den Abbildner gemäß der Erfindung,

Fig. 2a, 2b und 2c .die Lage eines Patienten in bezug auf den Abbildner gemäß der Erfindung,

Fig. 3, 3a und 3b eine Detektoranordnung, die einen hochfokussierten Kollimator zur Verwendung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung aufweist,

Fig. 4a und 4b schematisch eine Anordnung von hochfokussierten Kollimatoren entsprechend der vorliegenden Erfindung bzw. die entsprechende relative Bewegung der Kollimatoren,

Fig. 4c und 4d schematisch Abtastmuster von hochfokussierten Kollimatoren gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 ein bevorzugtes Abtastmuster entsprechend der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5a.und 5b spezielle repräsentative Teile des Abtastmusters nach Fig. 5,

Fig. 6 ein Diagramm, das in Verbindung mit einer mathematischen Darstellung der Beschreibung verwendet wird,

90 9 8 81/0774

-η -

Fig. 7 schematisch eine generelle Anordnung des Abbildners gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 eine Anzeige, wie sie im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist,

Fig. 9, 9a-9o und 10a-10d verschiedene Ansichten der in der Praxis verwendeten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 11 eine schematische Darstellung für die Übertragung von Daten des Abbildners gemäß der vorliegenden Erfindung an einen Allzweck-Computer,

Fig. 11a-11c Zeitdiagramme in Bezug zur Fig. 11,

Fig. 11d eine bevorzugte Ausführungsform der in Fig. 11 gezeigten Multiplexer für die Abtastdaten,

Fig. 11 e und 11f verschiedene Komponenten der Fig. 11 bis 11d, Fig. 12 schematisch einen Teil der Einrichtung nach Fig. 11d,

Fig. 13 und 13a das Beladen von Pufferspeicher entsprechend der Einrichtung nach Fig. 12, und

Fig. 14a - I4d Befehlcodes (command codes) in Bezug auf die Einrichtung der Fig. 11d.

909881/0774

292456O

Die Fig. 1 zeigt einen Patiententisch 1, der mit nicht dargestellten Steuerungen zum Heben und Senken des Patiententisches bzw. zum Bewegen der Körperunterlage 3, der Couch 1, in eine bzw. aus einer Öffnung 5 eines Portales 4. Innerhalb des Portales 4 sind, wie noch näher beschrieben wird, in einer neuartigen Weise eine Vielzahl von Abtastdetektoren angeordnet, die hochfokussiorte Kollimatoren aufweisen, von denen elektrische Signale erhalten werden, die geeignet behandelt worden sind. z.B. durch einen Allzweckcomputer und die eine Anzeige an der Konsole 9 eines Körperquerschnittes eines Organs eines Patienten, dem Radionuklide eingeflößt worden sind, betätigen, wobei die Anzeige eine hochempfindliche Quantifizierung und räumliche Auflösung darstellt. Der Patiententisch 1 kann deshalb in die öffnung 5 des Portales 4 hinein- bzw. aus dieser Öffnung herausbewegt v/erden, damit man das Abtasten einer Vielzahl von Körperquerschnitten durchführen kann.

Die Pig. 2 zeigt bei der Bezugsziffer 8 eine im wesentlichen schematisch dargestellte Anordnung von Abtastdetektoren innerhalb des Portales 4. Jeder der Detektoren I bis X der Fig. 2 ist so aufgebaut, wie es in näheren Einzelheiten in den Fig. 3, 3a und 3b dargestellt ist; diese Figuren zeigen jeweils einen hochfokussierten Bleikollimator 30, einen Szintillationskristall 32, einen Lichtleiter 34 und eine Photomultiplierröhre 36. Sine derartige Anordnung hat zweckmäßig die in der Zeichnung, Fig. 2, dargestellten Abmessungen, wenn zehn Detektoren verwendet werden und besitzt zweckmäßig einen Kollimator, der aus einer mit Antimon versehenen Bleilegierung hergestellt ist und der ein 26 χ 30 Muster von gebohrten Löchern von rechteckigem

909881/0774

Guerschnitt aufweist. An der.Frontfläche des Kollimators. haben diese Löcher zweckmäßig eine Größe von 0,13 χ 0,19 inches (0,325 x 0,475 cm) und liegen an dem Szintillationskristall 32 an bzw. haben an -dem entgegengesetzten Ende des ICollimators nur SO % der vorgenannten Größe. Alle diese Löcher sind konvergent, so daß sich die Achsen in einem Fokus schneiden, der 32,5 cm {13 inches) von dem Kollimator entfernt liegt-. Das Septa, das die Löcher trennt, ist auf der der Kristallflache zugewandten Seite ungefähr 1,25 cm (0,5 inch) dick. Typische Abmessungen des Kollimators, definiert als die volle Breite zwischen zwei Punkten, die die halbe Amplitude für eine punktförmige Strahlungsquelle geben, sind 1,5 cm (0,6 inch) in der Ebene des Querschnittes und 1,5 cm senkrecht zu dem -Schnitt {Schnittdicke).

32

Der Szintillationskrlstall/besteht typischerweise aus einem Thallium-aktivierten Natriumoodidkristall, der innerhalb eines rechteckigen Aluminiumkastens befestigt ist und der unter einem Fenster von ultraviolett-durchlässigem Glas abgedichtet 1st, Die bodenseitige Wand des Aluminiumgehäuses ist dünn, vorzugsweise geringer als 0,020 inches (0,05 cm), um so die Absorption und die Streuung der einfallenden Gammastrahlen abzuschwächen.

Ein sehr bedeutendes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der verwendete Kollimator im hohen Maße auf einen einzigen Brennpunkt fokussiert, d.h. alle Löcher in dem Kollimator konvergieren an dem Brennpunkt, so daß der Kollimator einen großen Festwinkel von ungefähr 0,03 bis 0,6 Steradian, vorzugsweise ungefähr 0,12 Steradian zum Einfangen der Strahlung aufweist.

909881/0774

292««0.

- το -

Bei der in Fig. 2 schematisch dargestellten Anordnung, bei der zehn fokussierte Kollimatoren verwendet -werden, beträgt der Winkel A ungefähr und so nahe, wie es praktisch erreichbar ist, 36° (360 : 10), d.h. liegt bei ungefähr 33° und der Winkel B in Fig. 3a ist ungefähr 24°. Wenn einer statt zehn verschiedenen Kollimatoren verwendet wird, z.B. 4, 8, 12 Kollimatoren, wird der notwendige Betrag des Winkels A mit einer Toleranz von + 20 % dadurch erhalten, daß man 360° durch die Anzahl der Kollimatoren teilt. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Abstand der Kollimatoren von dem Brennpunkt, der z.B. 32,5 cm beträgt, etwas mehr als die Hälfte des Durchmessers des Beobachtungsfeldes, das den Teil des Patientenkörpers umgibt, der abgetastet ist.

Bei der vorliegenden Erfindung ist die bevorzugte Zahl von Kollimatoren zehn, um innerhalb einer kurzen Zeitperiode eine hohe Empfindlichkeit und Auflösung zu erzielen, z.B. 5 Minuten pro Schnitt. Der bevorzugte Bereich für die Anzahl von Kollimatoren reicht von 4 bis 24, wobei nur die geraden Zahlen in Betracht kommen. Eine gerade Anzahl von Kollimatoren ist bevorzugt, da sie paarweise angeordnet v/erden können, wobei 3^eäer Kollimator eine Hälfte des Querschnittes des Organs abtastet, wodurch Streueffekte und Dämpfungseffekte verringert werden. Für den Fall, daß eine ungrade Zahl von Kollimatoren verwendet wird, tastet Jeder Kollimator vorzugsweise den gesamten Querschnitt des Organes ab.

Bei der Anordnung nach der Fig. 2 sind die Detektoren I bis X mechanisch derartig in dem Portal 4 montiert und gekoppelt, was später noch im einzelnen beschrieben wird, daß sie eine Ab-

9096-81/0774

tastung eines Querschnittes Z. mit einem Brennpunkt gewährleisten,, wobei dieser Schnitt senkrecht auf der Kopf-Zehen-Achse des Patienten liegt und schematisch in Fig. 2a dargestellt ist. Bei der Anordnung nach Fig. 2, die beispielsweise verwendete Entfernungen zeigt, kann die Position der unter gleichen Winkelgraden entfernt angeordneten Detektoren I bis X aufgefaßt werden als der Start (oder das Endü) der ersten Hälfte der Brennpunkt-Abtastung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die benachbarten Detektoren sind alternativ in einer Stellung gezeigt, die als "voll aus" und "voll ein" Stellungen bezeichnet werden können. Nach dem Beginn der Abtastung bewegt sich jeder Detektor I bis X in einsr geraden Linie tangential zu dem Abtastfeld Z im selben Drehsinn (entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn der winkelförmigen Bewegung um die "Kopf bis Zehe"-Achse Y des Patienten), wobei die tangentiale Bewegung jedes Detektors die gleiche ist, einen ganzen Durchmesser oder entlang zwei benachbarter Quadranten des Abtastfeldes. Nach der Vervollständigung jeder tangentialen Bewegung werden die anfänglichen "voll ein" Detektoren II, IV, VI, VIII und X um einen bestimmten Betrag senkrecht zu der tangentialen Bewegung von der Achse Y entfernt und die anfänglich "voll aus" Detektoren I, III, V, VII und IX werden um den gleichen Betrag, den gleichen Zuwachs, in Richtung auf die Achse Y zubewegt, wobei die Richtung der Tangentialbewegung aller Detektoren umgekehrt wird. Diese koordinierte Bewegung der Detektoren wird wiederholt, bis der Brennpunkt jedes Detektors mindestens eine Hälfte der Fläche des Beobachtungsfeldes abtastet, vorzugsweise jedoch mehr als diese Hälfte, zu einem Zeitpunkt, nachdem die erste Abtasthälfte vollendet ist und die anfänglich "voll ein" Detektoren in einer "voll aus" Position sind bzw. umgekehrt. Zu diesem Zeitpunkt

909881/0774

wird die gesamte Anordnung von Betektoren I Ms X um T8^Q (360 : 10) : 2 in die Positionen I* Ms X-» gedreht, di& in gestrichelten Linien in der Pig. 2 dargestellt sind,und die oben beschriebene Abtastoperation wird wiederholt, um so die zweite Hälfte der Abtastung zu kompletteren, wobei die vorhergehenden "voll ein" Detektoren "voll aus" Detektoren für die zweite Hälfte der Abtastung sind und umgekehrt. Durch die winkelförmige Drehbewegung jedes Detektors um einen Betrag, der gleich der Hälfte des Winkelabstandes zwischen den Detektoren ist und durch das Wiederholen der Äbtastoperation, ist die vollständige Abtastung so, als würde die doppelte Anzahl von Detektoren verwendet v/erden. Sind daher zehn Detektoren vorgesehen und ist die Verdrehung der Anordnung θ = 18°, dann entspricht die Gesamtabtastung derjenigen, als würden zwanzig Detektoren ohne Winkelbewegung verwendet. Daher können bei der vorliegenden Erfindung eine minimale Anzahl von hochfokussierten Kollimatoren von kurzer Brennlänge verwendet werden und gewährleisten ein optimales Auffangen der von dem Patient emittierten Strahlung. Während jeder Detektor in der vorliegenden Erfindung zweifach, insgesamt 4 Minuten abtasten muß, ist bei einer Anordnung, bei der die doppelte Anzahl von Detektoren verwendet ist, die jeweils nur einfach abtasten, die benötigte Größe des Abtastmechaiiismus für die doppelte Anzahl von Detektoren in unerwünschter Weise sehr groß, ebenso die Brennlänge und der Abstand der Detektoren von dem Abtastfeld. Es ist hervorzuheben, daß der Bereich, der durch den Brennpunkt jedes Detektors abgetastet wird, um ein Winkelsegment die Brennpunktabtastung des anderen Detektors überlappt. Für den Fall von zehn Detektoren ist ein Überlappungssegment von 36° zwischen benachbarten Detektoren vorhanden (18° für eine entsprechende Zwanzig-Detektoranordnung), so daß jeder abgetastete Punkt in dem Beobachtungsfeld durch den Brennpunkt von mindestens zehn Detektoren abgetastet wird, wie es noch später beschrieben wird.

909881/0774

nimm

Die Fig. 4a zeigt schematisch in gestrichelten Ünien 4ie Detektoren I bis X in ihrer entsprechenden Halbwegpositicn der ersten Hälite einer Abtastung, Bei der dargestellten HaTbwegposition der ersten Hälfte des Abtastvorganges, der in Fig. 4a dargestellt ist, befinden sich alle Detektoren I bis X in derselben Entfernung -von der Achse Y ^iand, wie es im speziellen für den Detektor I dargestellt let, der Brennpunkt FP₃. ist halbwegs in dem Abtastfeld. Nachdem die erste Hälfte des At>tastvorganges vervollständigt ist, bewegt sich der Detektor T von der Position Ig XSS₃., Start-Scan X) über die ^bereits vorhergeiiend ijescnrieTDene tangentiale uad inkrementale Bewegung in die Position 1^,, bei der die erste Hälfte der Bretinpunlstabtastung für den Detektor £ kompletiert ist i^Sj = FuH Scan I). Die gleicken Helativbewegungen werden glei-cnzeitig durcludie Detektoren ΣΪΙ, ¥, ¥11 und IX duraagefünrt^ Bis Eelativbewegyng der gradzahligen Detektoren ¥ird durch den DeteTktor Il dargestellt» plachdem die erste Hälfte des Äbtastvorganges vollenilet ist, bewegt sich der Detektor U aus der Position Hg weg und geht in die Position II_F, bei der die erste Hälfte der Brennpunktabtastung des Detektors II l>eendet ist (FSjt = Full Scan Die Fig. 4c zeigt schematisch ^iie Brennpunlitabtastung, die von federn -der fünf nach innen Tjewegten Detektoren I, TLT^, ¥, ¥11 und IX durchgeführt wird. Die dargestellte Abtastung wird für den entsprechenden Detektor entlang des dargestellten entsprechenden radialen Winkels durchgeführt^ d.h. entlang ⁰^j» ^τττ liis ⁰^-Qr* Eine ähnliche Darstellung ist in der Fig. Ad für -die fünf nach außen gehenden Detektoren II Ms X gezeigt. Hach der ¥ollendung der ersten Hälfte des Abtastens Zierden die Detektoren I Ms X um 18° gedreht, wie -es noch weiter unten beschrieben wird, zwecks Fortsetzung der zweiten Hälfte der Abtastung. Die Fig. 4b zeigt die Detektoren I bis X nach der PuOtation um 18°

909881/0774

im Uhrzeigersinne, wobei diese Stellung als I* bis X¹ in der Fig_A 2 bezeichnet ist. Wie es am besten aus den Fig. -4a bis 4b ersichtlich ist, wird nach der Rotation um den Winkel "von 1β° die Position Z^ die Position 1'^* und die Position Π_? die Position II"¹«* usw.. Die Fig. 4b zeigt schematisch die Detektoren I¹ bis X¹ an ihren entsprechenden Halbwegpositionen während der zweiten Hälfte einer Abtastung. Bei den dargestellten Halbwegpositionen der zweiten Hälite einer Abtastung, die in der Fig. 4b gezeigt ist, liegen alle Detektoren I¹ bis X¹ in derselben Entfernung von der Achse Y und, wie es im speziellen für den Detektor I¹ dargestellt ist, liegt der Brennpunkt FP^₁ halb in dem Abtastfeld. Wenn die zweite Hälfte der Abtastung vervollständigt ist, bewegt sich der Detektor I^s aus der Position I³O weg, folgt der oben beschriebenen tangentialen und Zuwachs-* bewegung zu der Position I\_F, an der die zweite Hälfte der Brennpunktabtastung für den Detektor I¹ vollendet ist (FB₁₃ = Full Scan I¹)· Gleichzeitig wird dieselbe Relativbewegung durch die Detektoren III¹, V^r, VII¹ vmd IX¹ durchgeführt. Die Relativbewegung der gradzahligen Detektoren wird durch den Detektor II¹ repräsentiert, Nachdem die zweite Hälfte der Abtastung vervollständigt ist, bewegt sich der Detektor "II¹ aus der Position H¹J₅ hinein in die Position II^J _F, in der die zweite Hälfte der Brennpunktabtastung für den Detektor II vervollständigt wird (FSj-T₄ = Full Scan II¹)- Bis Fig, 4c zeigt weiterhin schematisch die Brennpunktabtastung, die von jedem der sechs nach innen bewegten Detektoren II¹, IV¹, VII¹, VIII¹ iind X¹ durchgeführt wird. Die dargestellte Abtastung wird für den entsprechenden Detektor jeweils der entsprechenden radialen Winkel durchgeführt, d.h. entlang ^₁₁, , ^_IVt "bis θ(_χ,. Eine ähnliche Darstellung ist in der Fig. 4d für die fünf nach außen gehenden Detektoren I¹, ΙΙΪ', V¹, VII¹ und IX¹ dargestellt. Wie es aus

909881 /t»774

der Darstellung in de.r Fig. 5hervorgeht_r wird, irgendein Punkt deff Querschnittes Ί. zweifach durch mindestens die. Hälfte der-Gesamtdetektoren, cUh. in der vorliegenden Ausführungsform. fünf Detektoren, zweifach brennpunktmäßig abgetastet* was einer wirksamen Abtastung von mindestens zehn Betektoren entspricht* Im Hinblick auf die Überlappungen wird der Zentralbereich von bis zu zehn Detektoren abgetastet, d.h.· wirksam bis zu zwanzig Detektoren. Dieses Überlappen, das von allen Detektoren in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird, erlaubt einen üblichen Ausgleich und Normalisierung der Detektoren. Die Fig. 5 zeigt eine Brennpunktabtastung für einen nach außen gehenden Detektor, d.h. den Detektor VI, wobei 9=0° ist, und gibt für einen zwölfzeiligen Abtastvorgang die typischen Abmessungen für die Länge einer Abtastzeile (20,48 inches =51,2 cm), deren Abstand (0,96 inches = 2,4 cm),die Auflösungselemente (128 pro Zeile) und dergleichen an. Wie aus der Fig. 5 hervorgeht, wird der beispielsweise angenommene Punkt R durch die Brennpunktabtastung zweifach durch die fünf Detektoren VI, VII, VIII, IV und V abgetastet, und wird somit wie von zehn Detektoren abgetastet. Die Fig. 5a basiert auf der Fig. 5 und zeigt die Detektoren, die zwei willkürlich gewählte Punkte in dem Abtastfeld abtasten, die durch die fünf Detektoren zweifach abgetastet werden; die Fig. 5b, ebenso basierend auf der Fig. 5, zeigt den Zentralbereich einer Abtastung, in-dem ein Abtasten mit bis zu zwanzig Detektoren (I bis X, I* bis X¹) auftritt. Die Zahlen in der Fig. 5b zeigen auf derselben Basis die wirksame Nummer von Detektoren, die den bezeichneten Bereich abtasten. Derselbe Informationstyp für irgendeinen Punkt in dem Abtastfeld kann routinemäßig bestimmt v/erden, indem man diesen Typ in Beziehung setzt zu der Position der Detektoren.

909881/0774

292456Q

Bei der vorstehenden Querschnitt-Brennpunktabtastung empfängt jeder Detektor kontinuierlich die emittierte Strahlung, d.h. Gammaphotonen, die in dem von dem Kollimator eingeschlossenen Winkelbereich einfallen, wobei diese Strahlung in Zählvorgänge mittels des zugeordneten Szintillationskristalls und der Photomultiplierröhre jedes Detektors umgewandelt wird. Die elektrischen Signale, die von d.en entsprochenden Photomultiplierröhren vorgegeben werden, können in konventioneller Weise verstärkt werden durch Impulsamplituden-Diskriminatortechniken,

in ihrer räumlichen Orientierung in dem Abtastfeld identifiziert werden und, in der Form von digitalen Ziffern entsprechend den Zählvorgängen und der Detektorposition, zu dem Speicher eines Allzweck-Computers übertragen werden. Im Hinblick auf die Verwendung der hochfokussierten Kollimatoren entsprechend der vorliegenden Erfindung ist die so gespeicherte Information gut aufbereitet und schafft eine hochempfindliche Quantifizierung und räumliche Lokalisierung der Radioaktivität in dem Querschnitt, der eine Brennpunktabtastung erfahren hat. Dies ist deshalb so, da die fokussierenden Kollimatoren von Hause aus die Zählungen von jedem Punkt aufsummieren und dabei der Brennpunktabtastung sowohl nach innen und außen als auch tangential die Kombination der Kollimatoren in der Querabtastung im wesentlichen einen Bereich von 360° um jeden Punkt überdecken. Die auf diese Weise gesammelten Zählungen sind vorwiegend Zählungen, die von den Brennpunkten der Kollimatoren ausgehen, sie umfassen jedoch auch einige Zählungen von Stellen außerhalb des Brennpunktes. Diese unerwünschten Zählungen können entfernt werden, indem man die gespeicherten Informationen mit einer Filterfunktion r~^s (K^1) behandelt mittels eines relativ einfachen Algorithmus, bei-

909881/0774

copy

spielsweise einer Fourier-Transformation ,einer Rampe im Frequenzraumj eine solche Fourier-Transformation ist beispielsweise beschrieben in dem Artikel "The Fourier He.construction of a Head Section" -Ζ,,Α* Shepp, . B„F. Logan ¹¹IEEE transactions on Nuclear Science", Vol. .NS-21, Juni 1974. Die auf diese Weise erhaltenen, rekonstruierten Daten stehen dann für die Anzeige bereit und zeigen die quantifizierte und räumlich orientierte Radioaktivität. Natürlich können auch andere Techniken verwendet v/erden, um unerwünschte Zählstände bzw. Zählungen zu entfernen.

Das Konzept der Verwendung von hochfokussierenden Kollimatoren für diesen Zweck basiert auf der Erkenntnis, daß die sog. Radon-Gleichung in eine Form gebracht werden kann, die zeigt, daß eine Rekonstruktion der Verteilung unter Verwendung der Zählungen, die über einen Bereich nahe 360° aufsummiert bzw. gesammelt werden, möglich ist. Diese Radon-Gleichung lautet wie folgt, wobei auf die Fig. 6 Bezug genommen ist:

909881/Q774

Copy

G(R₁B) «."^ γ \ a? RSIN(B-A)-P

R SIN (B-A)-P Um einen-Punkt am Ursprung zu rekonstruieren gilt:

<Ko) = - 1
W

bedeuten: dA : ^A, Am = m4A H= -Anzahl <Ier Projektionen

<äP -- D, P- *U>
Indem man die Ableitungen durch Differenzen ersetzt,

G(o) = ^A <rf <? F{<n+X)l>^ m^Al - FfnD, m^A]

F( ) 33er Mittelwert F() liber'mlle

und nD + (n+i)D	=, D (2τι+1	)
N • - 1 .2 ^	F f(n4-l)D]	j - £ \ TLU)
2^- 3) "--»	2 η 4-	1

λ - -N

309881/0774 ORfGiNAL INSPECTED

G(o>

FtD)-F Cer> Fl2Py -FCDT _*. F 1 3

a*

Nr

-Z

η- -1

-1

-ΙΦ

FCnD) (4η*-

909881/0774

2$24560

-ZO-

In der vorstehenden Schlußglaichung sind die Werte P (oK Ψ (nD) einfach die Gesamtzählungen, die direkt durch Kollimatoren und zugeordnete Detektoren gemessen v/erden.

Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und die vorhergehende Beschreibung, und wie es nunmehr in größeren Einzelheiten beschrieben wird, ist jede Brennpunkt-Abtastlinie jedes Detektors I bis X, I^f bis X' gleichförmig in 128 diskrete Elemente geteilt, dren Plazierung in dem Abtastfeld routinemäßig von dem Hechanismus des Abtastantriebes im Portal vorgegeben wird, wobei dieser Antrieb später in allen Einzelheiten beschrieben wird. Wenn ein Detektor die Auflösungselemente einer Abtastlinie überstreicht und gleichförmig von den Auflösungselementen Proben entnimmt, sammelt der Akkumulator 810 Zählungen von dem Detektor-Photomultiplier für die Zeit, in der der Detektor über die Auflösungselemente streicht. Ausgehend beispielsweise von einer typischen Auflöseelement-Überquerungszeit von 80 Millisekunden, erhält der Akkumulator die Zählungen, die von dem Detektor-Photomultiplier erzeugt v/erden, in 5 Mikr ο Sekunden- Intervallen, wobei diese Zählungen eine akzeptable Impulsamplitude haben, vorgegeben durch einen Impulsamplituden-Diskriminatorkreis in Verbindung mit einem zugeordneten Detektor. Wenn die Zählungen für ein gegebenes Auflösungselement von dem Akkumulator 810 empfangen worden sind, dann werden, wie noch näher beschrieben werden wird, diese Daten an einen Vielzweckcomputer 840 übertragen, v/erden dort gespeichert und zwar an eine Adresse, die der räumlichen Stelle entspricht, d.h. es wird ein Gitter aufgebaut,, indem für jedes AufEsungselement in dem Gitter die entsprechenden Zähldaten, die eine Quantifikation von gesammelten Zählvorgängen darstellen, gespeichert werden. Die gespeicherten Daten werden dann durch einen Algorithmus behandelt, vorzugsweise mit dem Algorithmus, der bereits vorab beschrieben wurde,

909881/0774

und der Daten für die -Anzeige vorsieht, wie sie beispielsweise in FIg, 8 dargestellt ist.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der 12 Abtastzellen pro Detektor mit 12S Auflösungseleiaenten pro .Zeile vorgesehen sind, werden die S^intillations-Zahldaten von allan Detektoren I bis X, Ϊ¹ bis X' In angranzenden Speicherstellen gespeichert werden, wobei die Abtastzeilendaten für jedes Paar von entgegengesetzt angeordneten Detektoren in benachbarten Speieherstellen gespeichert werden In einer .Artj die klarmacht, daß die entgegengesetzten Detektoren in die gleiche Richtung sieh be^·/egen, wie es noch später beschrieben wird. Dies bedeutet eine Kompensation für ^dIe entgegengesetzte bewegung der entgegengesetzten Detektoren, J«de Abtastzeile wird durch den Computer mit einem -Programm gesteuert;, das die

Information, wie bereits oben lass ehr iefoen, behandelt j da jeder entgegengesetzt gerichtete Detektor 12 Zellen abtastet, zwei dieser Zellen jedoch überlappen, wie bereits vorher jerwähnt, wird eine gemischte 22 χ 128 Anordnung erzeugt, und zwar eine für jedes Detektorpaar. Die gemischten Anordnungen werden dann in eine 128 χ 128 Anordnimg aufsummiert, wobei die ¥Inkel- -orlentierung jeder Anordnung (Q - O⁰ oder Φ = 16°) In Betracht gezogen τ/ird. Das Hesultat wird gespeichert und steht für eine Bildanzeige zur Ferfügung*

Die Fig. 9 bis 9 ο zeigen in Verbindung mit den Fig, 10a bis 1Od -eine neue und bevorzugte Anordnung zur Durchführung der vorstehend beschriebenen 360°-Brennpunlctabtastung. Die Fig. 9 ist eine Isometrische Darstellung und zeigt d.as Portal 4-, an dem eine Rahmenanordnung 50 angebracht Ist, und die aus einer rückseitigen Rahmenplatte 52 und aus einer frontseitigen Rahmen-

909581/0774

2$ 24SSO

platte 54 besteht, die jeweils aus durchlöchertem Aluminiumguß bestehen. Die entgegengesetzt angeordneten front- und rückseitigen Rahmenplatten 54, 52 werden mittels seitlicher Stäbe 56 untereinander verbunden und bilden die Rahmenanordnung 50. Die rückseitige Rahmenplatte 52 der Rahmenanordnung 50 ist mittels Bolzen SO mit einem Ring 58 befestigt und ist drehbar auf einer horizontalen Trägeranordnung 62 in einem Ringlager 54 gehaltert, dessen Verbindung mit der Trägeranordnung 62 näher aus den Fig. 9e bis 9f hervorgeht, An -der inneren Oberfläche der rückseitigen Rahmenplatte 52 sind fünf Führungsanordnungen 65 befestigt, und zwar in einer gemeinsamen radialen Entfernung von der Achse Y entfernt sowie in gleichen radialen WinkelintervaTlen von 72°, wie es deutlicher die Fig. 9b zeigt. Wie dabei deutlich aus der Fig. 9c hervorgeht, sind an der entgegengesetzten inneren Oberfläche der frontseitigen Rahmenplatte 54 fünf ähnliche Führungsanordnungen 67 befestigt, die den gleichen gemeinsamen radialen Abstand von der Jlchse T haben und in gleichen radialen Winkelintervallen von 72° untergebracht sind, die jedoch radial von der Führungsanordnung -65 auf der rückseitigen Platte um einen radialen Winkel von 36° versetzt sind, so daß sämtliche Führungsanordnungen 65 auf der rückseitigen Platte gegenüber den Führungsanordnungen 67 auf der Frontplatte jeweils gegeneinander um das gleiche radiale Winkelintervall von 36° versetzt sind, ebenso wie die Detektoranordnungen I bis X, die in Kanalträgern 70 untergebracht sind, die alternierend mit den Führungs anordnungen 65, 67 verbunden sind. Die Brennpunkte der Kollimatoren 30 der Detektoren 1 bis X liegen in einer gemeinsamen Ebene, die quer zur Achse Y verläuft. Wie es in der Fig. 9b und auch in der Fig. 9c dargestellt ist, ist der Bezugsxyinkel θ in Fig. 4a bis 4b gegenüber der Vertikalen um 9° versetzt. Diese Versetzung beeinträchtigt nicht die Wirksamkeit des Äbtastens der Einrichtung und ist für den Zweck

909881/^774

vorgesehen, mechanisch die lö°-Rotation des Rahmens 5Q, die später beschrieben, vfird, zu erleichtern.

Die Fxg. 9a· zeigt weiterhin eine Käfiganordnung 72, die auch aus den Fig. 9d und 9e hervorgeht, die aus- zwei entgegengesetzten Ringen, nämlich einen rückseitigen Ring 74 und einen frontseitigen Ring 76 gebildet wird, die mittels seitlicher Träger 78 untereinander verbunden sind und die innerhalb und in bezug auf die Rahmenanordnung 50 auf einer Vielzahl von Rollen 80 drehbar angeordnet 1st, wobei diese Rollen auf der rückseitigen Rahmenplatte 52 und auf der frontseitigen Rahmenplatte 54 angeordnet sind.. Eine Antriebsblockanordnung 77, verschiebbar in einer Führungsanordnung 63 gehaltert, und mit einem geschlitzten Gleitstab 31 in Verbindung stehende, auf der Hatte ΊΛ montierte Rollen 33 aufweisend, ist bei 79 bewegbar mit dem Frontring 76 der Käfiganordnung 72 in Verbindung und zwar durch d.ie Ringverlängerungsanordnung 81 hindurch, die mit dem Frontring 76 befestigt ist. Arme 83, beweglich bei 85 mit d.em rückseitigen Ring 74 verbunden, stehen mit den Führungsanordnungen 65 auf der rückseitigen Platte in Verbindung, und Arme 87, beweglich bei 85 mit dem Frontring 76 der Käfiganordnung 72 verbunden, stehen mit der Führungsanordnung 67 d.er Frontplatte im Eingriff, Nach d.em Anschalten des Schrittmotors 98, der mit der frontseitigen Rahmenplatte 54 mittels einer Schienenbefestigungsanordnung 63 verbunden ist, dreht der Riemenantrieb 100 die gekoppelte Schraube 102, bewegt die Antriebsblockanordnung 77 und den Gleitstab 31, wodurch sich die Käfiganordnung 72 dreht und zwar in bezug auf die Rahmenanordnung 50 auf Rollen 80 und wobei sie eine tangentiale Bewegung erzeugt, und zwar im selben Drehsinn an alle Trägerbefestigungen 104 entlang der Schienen 106 mittels der angelenkten Arme 83 und 87. Wie es aus der

909881/0774

232456α

Fig. 9 und noch deutlicher aus der Fig. 9b in Verbindung mit den Fig. 9i und 9k hervorgeht, ist eine Vielzahl von gekoppelten Schrauben 82, um einen radialen "Winkel von 72° auseinanderliegend, drehbar auf der rückseitigen Rahmenplatte 52 an Bügeln 142, 144 angeordnet und stehen mit jeder Führungsanordnung 65 auf der rückseitigen Platte in Verbindung; weiterhin zeigt die Fig. 9c eine Vielzahl von gekoppelten Schrauben 84, die um einen Winkelbetrag von 72° radial auseinanderliegen, und ähnlich auf der Rückseite der frontseitigen Rahmenplatte 54 befestigt sind und die mit jeder Führungsanordnung 67 auf der Frontplatte in Eingriff stehen; die gekoppelten Schrauben 84 der Frontrahnenplatte 54 sind gegenüber· den gekoppelten Schrauben 82 der rückseitigen Rahmenplatte 52 um einen radialen Winkelbetrag von 36° versetzt. Wie die Fig. 9f, 9g, 9i und 9n zeigen, ist ein Schrittmotor 86 auf der rückseitigen Rahmenplatte 52 montiert und ist mittels eines Riemenantriebes bzw. Vorgeleges 88 mit der benachbarten gekoppelten Schraube 82 verbunden, die mit der Führungsanordnung 65 auf der rückseitigen Rahmenplatte 52 für den Detektor I im Eingriff steht. Die Betätigung dieses Schrittmotors 86 bewirkt eine Drehung des Getriebes 90, das mit der Schraube 82 in Verbindung steht und bewirkt eine inkrementale radiale Bewegung der Führungsanordnung 65 des Detektors I. Die Bewegung des Kegelgetriebes 90 bewirkt, daß sich benachbarte Kegelgetriebe 91 im umgekehrten Drehsinn drehen derart, daß jedes der ζ elin Kegelgetriebe sich im entgegengesetzten Sinn zu seinen benachbarten Kegelgetrieben dreht. Die Kegelgetriebe 91, benachbart dem Kegelgetriebe 90, stehen mit einer drehbaren, nicht mit einem Gewinde versehenen Welle 94 in Verbindung, die ihrerseits auf der rückseitigen Rahmenplatte 52 gehaltert ist und die gegenüber den gekuppelten Schrauben unter einem radialen Winkel von 36° versetzt angeordnet ist. Die nicht mit einem Gewinde versehenen Wellen 94 stehen über

909881/0774

Kreuz laufende Vorgelege 96 mit entgegengesetzten gekoppelten Schrauben 84 in Verbindung, die auf der frontseitigen Rahmenplatte 54 montiert sind und die mit den auf der Frontplatte befindlichen Fiohrungsanordnungen 67 im Eingriff stehen.

Eine horizontale Trägeranordnung 62, die am deutlichsten aus der Fig. 9f hervorgeht, auf der die Rahmenanordnung 50 am Ringlager 64 gehaltert ist, steht mit dem Portal 4 an den "beweglichen Befestigungen 108 im Eingriff; diese Trägeranordnung--62 wird, wie aus der Fig. 9n hervorgeht, während eines Abtastvorganges entweder vertikal aufrecht gehalten oder um einen Winkel von i 15° gegenüber der Vertikalen geneigt, und zwar mittels einer motorgetriebenen Kolbenstange 110, die beweglich an dem Portal 4 an der Stelle 112 und an der Platte 114, fest mit der Rahmenanordnung 50 an der Stelle 116 und beweglich bei 118 mit dem Kolbenstab 110 des Hotors 11i verbunden ist.

Zurück zur Fig. 9; die Rahmenanordnung 50 und die Anordnung von Detektoren I bis X, die darin montiert sind, ist in einem Drehlager 64 um einen Betrag von 18° drehbar, indem man den Schrittmotor 120 und die gekoppelte Schraube 122 anschaltet, wobei diese Elemente auf einem Rahmen 124 befestigt sind, wie es im speziellen die Fig. 9f, 9g, 9n und 9o zeigen, wobei die Schraube sich frei in dem Auflager 159 im Rahmen 124 drehen kann. Der Rahmen 124 ist bei 125 beweglich am Auflager 126 befestigt, das fest mit dem horizontalen Trägerglied 62 und dem Antriebsblock 128 verbunden ist, der mit einer Motorantriebsschraube 122 verschraubt ist, die ihrerseits beweglich mit der rückseitigen Rahmenplatte 52 bei 130 in Verbindung steht, wie es am deutlichsten die Fig. 9o zeigt. Gemäß dieser Fig. So ist der

909881/0774

Block 128 mit einer Welle 129 fest verbunden, die sich in einem Gleitlager 131 des Flansches 133 und der Öffnung 143 in der rückseitigen Rahmenplatte 52 frei drehen kann. Der Flansch ist mittels Bolzen 148 mit der rückseitigen Rahmenplatte 52 fest verbunden. Daher verursacht eine Bewegung des Blockes entlang der Schraube 122 aufgrund einer Drehung der Schraube 122 mittels des Motors

120, daß sich der rückwärtige Rahmen 52 und damit die Rahmenanordnung 50 und die Detektoren I bis X, in dem Ringlager 64 drehen. Daher ist die Rahmenanordnung 50, ausgehend davon, daß der Block 128 an der in Fig. 9f gezeigten Position 150 ist, in einer Position, die in den Fig. 9b und 9c bzw. 10a und 10b gezeigt ist. Nach dem Anschalten des Motors 120 durch ein geeignetes Signal von einem Mikrocomputer oder sonstwoher wird der Block 128 entlang der Schraube 122 in eine Position 151 bewegt, die in Fig. 9g gezeigt ist, und der Rahmen 50 wird um einen Winkel von 18° in eine Position gedreht, die in den Fig. 10c und 1Od dargestellt ist. Die Fig. 4a zeigt die Stellung der Detektoren I bis X bei einem Winkel von 0°, die Fig. 4b zeigt die Positionen der Detektoren bei einer Verschiebung um 18°; zwar ist der Drehwinkel θ in der Fig. 4b im Uhrzeigersinne gemessen im Vergleich zu der Darstellung in Fig. 1Od gegen den Uhrzeigersinn, jedoch ist die v/irksame Abtastung in beiden Fällen die gleiche.

Die bereits beschriebenen Führungsanordnungen werden nunmehr näher anhand der Fig. 9i, 9j und 9k beschrieben; diese vorgenannten Figuren werden beschrieben in Verbindung mit der Führungsanordnung 65 der rückseitigen Platte, jedoch kann diese Beschreibung im gleichen Sinne, ausgenommen bezüglich der Arbeitsweise des Kegelgertriebes, auf die an der Frontplatte angebrachte Anordnung 67 übertragen v/erden. Wie aus den Fig, 9i-9k

903881/0774

hervorgeht, besteht die Führungsanordnung 65 aus Schienen 106, die an einer Befestigung 134 fest angebracht sind, und entlang der die Trägerbefestigung 104, mittels des befestigten Blockes 105, während der Abtastbewegung läuft, wie es später noch beschrieben wird. Die Befestigung 104 ist mit Rollen 136 versehen, die mit den Schlitzen 99 im Arm 83 in Eingriff stehen, wobei dieser Arm bei 85 beweglich mit dem rückwärtigen Ring 74 der Käfiganordnung 72 im Eingriff steht. Me Befestigung 134 steht über angehängte Blocks 135 gleitbar mit der Schiene 138 in Verbindung, die mit der rückseitigen Rahmenplatte 52 fest verbunden ist, und zwar parallel und benachbart der· Schraube 82, wie es bei 140 gezeigt ist; die Befestigung 134 bewegt sich daher, wie noch näher beschrieben wird, während der Abtastbev/egung radial entlang der Schiene 138. Die Rollen 137, die an dem Block 139 befestigt sind, der an die Trägerbefestigung 104 angehängt ist, stehen mit einer Führung 141 in Verbindung, die an der Befestigung 134 anhängt, und die Rollen 143 der Befestigung 134 berühren Schienen 145 an der rückseitigen Rahmenplatt 52. Die gekoppeltenSchrauben82, die auf der rückseitigen Rahmenplatte 52 in Bügeln 142, 144 drehbar befestigt sind, stehen mit der Befestigung 134 an der Flanke 146 im Eingriff und bewirken, wenn sie angetrieben sind, daß sich die Befestigung 134 und der Träger 104 radial nach innen oder radial nach außen bewegt, abhängig von der Rotation der Schraube 82 auf der Schiene 138. Die Fig. 9i zeigt die dargestellte Führungsanordnung in einer "Halbweg"-Position der Abtastung, wobei sich der Arm 83 direkt gegenüber der Schraube 82 und der Welle des Kegelgetriebes 90 befindet.

Mit Bezug auf die Fig. 10a und 10b, so zeigen diese Figuren für die Stellung 9 = 0° in Fig. 10a die rückseitige Rahmenplatte 52 und die Führungsanordnung 65 mit den darin befestigten Detektoren I, III, V, VII und IX, sowie in Fig. 10b die frontseitige Rahmenplatte 54 (von rückwärts gesehen) und die Führungsanordnungen

909881/0774

2SS 456 5

6? und" dire daran befestigten Detektoren IX, IV» VI, VIII und X. In der FXg-. 10a sind alle Führungsanordnungerr 65 in der "voll aus" Position, und in der Fig. 1Gb sind die radial entgegengesetzt liegenden Fünrungsanordnungen 67 in der "voll ein" Position, den Start der Abtastbewegung darstellend. Ausgehend von den in den Fig. 10a und 10b dargestellten Zuständen zu Beginn einer-Abtastoperation, zeigt die Bezugnahme auf Fig. 91, daß der Schrittmotor 98, der auf der Frontseite der Frontrahmenplatte 54 befestigt ist, die gekoppelte Schraube 102 über den Riemenantrieb 100 antreibt, wodurch wiederum bewirkt wird, daß der im Eingriff stehende Antriebsblock 77 entlang der Schiene 103 von der Position 77^F in die Position 77" in der angezeigten Richtung bewegt wird. Der Gleitarm 81 des Antriebsblockes 77 ist bei 79 beweglich mit dem Frontring 76 der Käfiganordnung 72 befestigt, mit der auch Arme 83 und 87 beweglich verbunden sind, und die Käfiganordnung 72 wird in Bezug auf die Platten 52 und 54, d.h. gegenüber dem Rahmen 50,um einen Betrag gedreht, daß die Arme 83 und 87 linear auf einen Abstand gebracht werden, der gleich einer Abtastlinie ist. Daher bewegt sich jede der Trägerbefestigungen 104 und die darauf befestigten Detektoren I bis X simultan in derselben tangentialen Richtung, d.h. gegen den Uhrzeigersinn, wie es bei 88 in der Fig. 9 1 gezeigt ist, und zwar um einen Abstand, der gleich der Länge einer Abtastzeile ist. Ausgehend von der Stellung der Führungsanordnung 65 in der Fig. 10a und der Anordnung 67 in der Fig. 10b, die den Beginn einer Abtastung repräsentieren, wird der Schrittmotor 98 angeschaltet und bewegt die gekoppelte Schraube 102, wobei sich der Antriebsblock 77 von der Position 77' in die Position 77", dargestellt in Fig. 9 1, bewegt, d.h. um eine Entfernung von 20,48 inches (51,2 cm), gezeigt bei 400 in den Fig. 9 1, 10a und 10b. Diese Entfernung wird durch die Rotation der Käfiganordnung 72 in einer Bewegung von 20,48 inches

909881/0774

/,2 cm) für ;jede der Trägerbefestigungen U34 umd der Detektoren I bis X umgesetzt» Diese Bewegung ist dabei so, daß sich alle Detektoren X bis X gleichzeitig bewegen, und zwar gegen den Uhrzeigersinn {gesellen von dem Frontrahmeh 5Q) um denselben tangentialen Abstand 400, der gleich der Länge einer ilbtastzeile ist, 4ie in den Fig» 4a Ms 4ü und den Fig. 10ä und 1Gb dargestellt ist, xmd wobei,' iaX& später noch besciirlsoen wird, eine vorbestimmte Unzahl von Sev/eg4ingsschritten jein Äbtast-Auflosungselement bildet, typischerweise t/128 der Äb- -fcastzeilenentferniing -400, Wenn der tangential© JQetektorbev7ejiungsablauf von 400 der Detektoren I bis S. -entlang -den Schienen 106 vervollständigt ist., viird von meinem liikrößompiiter -oder -sonstwie ein Signal erzeugt^ ^eltiiaes den Jäehrittmotor S6 einschaltet, der über einen RiemenantrielD ^SS iait der gekoppelten Sdiraube 82 und mit dem betriebe 90 33a Singriff steht^ Bis vorstellende Verbindung ist dabei so betroffen, -daß eine Anzahl von Schritten des Motors βδ bewirkt, daß' die gekoppelte -Schraube 82 die im Eingriff stellende Befestigoag 134 näer angezeigten Fiihrimgs anordnung 65 für den-Detektor X nacla innen "bewegt_t xmd zwar um eine JEkitfernung, die xtöm gesams^hten Abtastzeilenabstand entspricht» wie «r bei 45⁵Q in Fig. 1öa dargestellt ist, Gleichzeitig drehen sieh die benachbarten Eegelgetriebe 31 entgegengesetzt zum KegelgEtriebe 90, und diese Drehbewegung wird durcii einen TJber-lCreuz-Rlemenantrieb BB an entgegengesetzte .gekoppelte Schrauben 84 auf der Frontrahmenplatte 54 übertragen^ die mit den Befestigungen 134* der auf der Frontplatte montierten Föhrungsanordnungen 67 für die Detektoren ΙΪ, IY₃ TL₁ YIII -und X gemäß Fig. 10b in Verbindung stehen, Das andere Kegelgetriebe 90« für die Detektoren HI₁ V, VII und IX dreht sich in der gleichen Richtung wie das vom Motor angetriebene iCegelgetriebe 90 für den Detektor I, Die Fig. TOa zeigt daher, daß, wenn

9098^1/0774

29245613

sich die Befestigungen 134 für die auf der rückseitigen Platte montierten Detektoren I, III, V, VII und X sich nach innen um den .Abstand 450 entsprechend dem Abstand der Abtastzeilen bewegen, die Träger 134¹ für die frontseitig montierten Detektoren II, IY Ms X - siehe auch Fig. iOb - sich nach außen λιπι einen Zeilenabstand 450 ¹ bewegen. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt ein geeignetes Signal an dem Schrittmotor 98, daß sich die gekoppel- -te Schraube 1Q2 entgegengesetzt zu ihrer ersten Drehrichtung dreht, wodurch wiederum eine Bewegung des Blockes 77 auftritt, nunmehr jedoch in dB entgegengesetzte Richtung, nämlich von 77" nach 77^J» Entsprechend dieser ^umgekehrten Bewegung des Blockes 77 dreht sieh die Käfiganordnung 72 "in ^.ie umgekehrte Richtung (gestrichelte !linien in Fig. fl) und die Linearbewegung der heweglieh angebrachten Arme 83 und 87 und der Detektoren I bis X wird umgekehrt* Fur alle detektoren I bis X wird daher .eine zweite Abtastzeile vorgesehen, in entgegengesetzter dichtung zuüer ersten Abtastzeile^und danach uirä näer Schrittmotor Βδ itfiederum eingeschaltet und die radial nach innen und außen gerichteten Bewegungen der Detektoren, die oben bescliriehen wurden, werden wiederholt, Dieser Arbeitszyklus wird "fortgesetzt, bis Mie erste fiälfte" einer Abtastung gemäß Fig. 4a komplettiert ist.

Zu diesem Zeitpunkt haben sieh die Detektoren I bis X der Fig. 10a und 10b in die gestrichelt dargestellten Positionen Ip bis Xp bewegt und der Motor 120 wird angeschaltet, damit er d.ie Rahmenanordnung. 50 im Drehlager 64 um einen Winkelbetrag von β -a 18° in die in Fig. 9 1 dargestellte Position dreht. Durch diese 18°-Drehbewegung nehmen die Detektoren Ip Ms Xp die Positionen ein, wie sie in den Fig, 10c und 1Od mit I'_s bis X*_s bezeichnet sind. Nachdem sie die in den Fig. 10c und TOd dargestellte Position eingenommen haben, wird der vorstehend

9098Ö1/0774

-St--

heschriebene Abtastzyklus wiederholt* mit dler: Ausnahme_tdaßdie Detektoren X* III, Y,, VII raidr IX Inkremental radial auswärts am Bid© (jeder Abtastzeile "bewegt v/erden, währenddessen die anderen Detektoren: II, IY, YI₄ YIII und X radial Bach innen, bewegt werden. Mach- der Vervollständigung dieses Äbtastzyklus ist eine vollständige Abtastung durchgeführt worden^ -wobei sich die Detektoren In einer Position befinden _y die in .den Fig. 10c und 10d mit I bis X angegeben ist. . .

Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,, die Im verstehenden beschrieben -wurde, wird die Abtastzeilenriclitung erklärt als eine Bewegung einer - Führungsanordnung, tangential zu dem Abtastbereich In dem Zentrum der Vorrichtung.- Der primäre Antrieb- für die Abtastzellenbewegung ist ein einziger Schrittmotor, der eine Schraube dreht, die ihrerseits einen Antriebs-black entlang einer Schiene bewegt. Der Antriebsblock ist mit einem geschlitzten Arm verbunden, der drehbar an einem drehbaren Käfigteil angeordnet ist, das über beweglich verbundene Gleiter iait den Trägern aller Führungsanordnungen, die auf einem Rahmen befestigt sind, im Eingriff steht. Das Käfigteil wird mittels Rollen auf dem Rahmen gehaltert, auf dem sich die Führungsanordnungen befinden, wobei diese Rollen es ermöglichen,daß sich das Käfigteil dreht, wenn es von dem Antriebsblock angetrieben wird. Die Gleiter, die beweglich mit. dem Käfigteil in Eingriff stehen, setzen die Drehbewegung des Käfigteils in eine lineare Bewegung der Träger der Führungsanordnungen um und synchronisieren die Bewegung aller Träger der Abtastanordnungen; die Geschwindigkeit und die örtliche Lage der Träger der Fülirungsanordnungen sind dabei proportional der Geschwindigkeit und der örtlichen Lage des Antriebsblockes. Die "Ein-Aus"-Richtung ist dabei die radiale Bewegung einer Führungsanordnung mit Bezug auf den kreisförmigen Abtastbe-

909881/0774

-.29245S0

reich. Wenn die Bewegung entlang einer Abtastzeile"vervollständigt ist, d.h. wenn sich die Träger auf den Führungsanordnungen von der einen Extremlage in die entgegengesetzte Extremlage bewegt haben, dreht der "Ein-Aus"-Hauptantrieb, ein zweiter Schrittmotor, eine Schraube, die eine äußere Führungsanordnung um die Entfernung einiger Einheiten weg von dem Zentrum des Abtastbereiches bewegt. Diese Schraube, die diese äußere Führungsanordnung bewegt, ist mit einem Kegelgetriebe verbunden, in der Zeichnung mit einem 36°-Kegelgetriebe. Dieses Kegelgetriebe treibt neun andere 36°-Kegelgetriebe an, die einen kompletten Kreis bilden. Die beiden Kegelgetriebe, die sich zu beiden Seiten des Antriebslcegelgetriebes befinden, drehen sich im entgegengesetzten Drehsinne in Bezug auf das Antriebskegelgetriebe, Das Antriebskegelgetriebe und wechselweise aufeinanderfolgende Kegelgetriebe sind mit den Antriebsschrauben verbunden, die auf der rückseitigen Platte der Rahmenanordnung angebracht sind, und die die zugehörigen, auf der rückseitigen Platte montierten Führungsanordnungen antreiben. Die anderen wechselweise aufeinanderfolgenden Kegelgetriebe sind mit den Antriebswellen verbunden, die auf der rückseitigen Platte der Rahmenanordnung befestigt sind und über Riemenantriebe mit entgegengesetzt liegenden Antriebsschrauben in Verbindung stehen, die auf der ' frontseitigen Platte montiert sind, und die auf der frontseitigen Platte befestigte Führungsanordnungen antreiben. ¥erm. der' "Ein-Aus"-Hauptantrieb die auf der rückseitigen Platte befestigte Führungsanordnung nach außen um eine Entfernungseinheit bewegt, bewegt die Kegelgetriebeanordnung die verbleibenden auf der rückseitigen Platte befestigten Führungsanordnungen nach außen um eine Entfernungseinheit und die benachbarten radial entgegengesetzten auf der Frontplatte montierten Führungsanordnungen nach innen um eine Entfernungseinheit. Da alle Bewegungen der

909881/0774

Führungsanordnung mechanisch" miteinander verbunden siiadund in geder Richtung durch nur einen Hauptantrieb gesteuert werden, ist kein Fehler im elektronischen Signal oder in den Komponenten denkbar, der bewirken könnte, daß einer der Detektoren-, der auf den Führungsanordnungen befestigt ist und ralt ihnen bewegt wird, mit einem anderen kollidiert. Die ^einzige Bewegung In der "Ein-Aus¹·-Richtung einer sich nach außen bewegenden Führungs anordnung, während der sich die benachbarten und die radial entgegengesetzten Anordnungen nach Innen bewegen^ ermöglicht eine wirksame Unterbringung der großen Anzahl von Detektoren, die In der vorliegenden Erfindung verwendet werden. ¥as noch wichtiger ist, sie ermöglicht die kürzest mögliche Brennpunktentfernung für die große Anzahl der Detektoren des Kollimators, wobei der ¥inkelahstand von ungefähr 3S^D zwischen den Kollimatoren während des Abtastvorganges konstant bleibt.

Die generelle Arbeitsweise der Anordnung nach Fig, 11 verlangt einen programmgesteuerten Computer 840,, der über das Computer-Bus-Interface 843 Speicherplatzadressen Tind Befehle übermittelt (auf eine Adresse folgt -ein Befehl). Der Akkumulator 810 empfängt über UART 870 und UART 879 Befehle von dem Abtastdaten-Multiplexer 820 und überträgt Bzlntillatlonszähldaten' und andere Daten über UART 879 ^md UART 870 an den Abtastdaten-Multlplexer 820, damit sie in geeigneter Weise an einen Computer 840 übertragen werden können bzw. diesen Computer adressieren; dieser Computer kann beispielsweise ein programmgesteuerter ■Vielzweck-Computer vom Typ "Data General Ezllpse S23O" sein. Die Mikrocomputer-Motorsteuerung 890, die weiter unten noch beschrieben wird und in Fig. 11f dargestellt ist, empfängt Befehle über UART 870 und UART 879 bzw. das Befehlsregister und den Decoder 891 Befehle von dem Abtastdatenmulti-

903881/0774

plexer und gibt Befehle an die Motorenantriebe 822, 823 und sowie an den Akkumulator 810 a"b, Zeitdiagramme in Verbindung mit den Fig. 11 Ms 11e sind in den Pig, 11a, 11b und 11c dargestellt; der Abtastdatenmultiplexer 820 ist schematisch in Fig. lid dargestellt. Der Computer 84O verarbeitet, wie noch beschrieben wird, die SzintillationsZähldaten programmgesteuert.

Der Abtastdatenmultiplexer 820, der unter der Programmsteuerung des Computers 840 steht, sendet Befehle an Daten-Speicher-Kreise (data acquisition circuits) zum Zwecke: 1) des Steuerns der Detektorbewegung über Motorsteuerungs-Mikrocomputer 98, 2) des Steuerns der Kautschbewegung (couch movement) über dem Motorsteuer-Mikrocomputer 890 und 3) der Durchführung von Diagnostiken. Er erhält von den Datenspeicherkreisen folgende Daten; 1) angehäufte Szintillationszähldaten, 2) eine Systemstatuslnformation und 3) diagnostische Daten. Der Abtastdatenmultiplexer 820 berechnest die Adressen für die in den Computerspeicher zu speichernden Daten, und zwar nach einem Verfahren., um die Daten in dem hochgeschwindigkeits-wahlfreiem Zugriff-Speicher für die weitere Behandlung durch den Computer optimal su organisieren.

Der Abtastdatenmultiplexer 820 sieht eine bi-direktionale Verbindung zwischen einem Vielzweck-Programmspeicher-Computer und 1) Schaltkreisen in dem Abtastsystem, \velche die Antriebsmotoren antreiben zwecks Steuerung der Lage der Detektoren und des Patienten über den Motorsteuer-Mikrocomputer 890 und 2) mit Kreisen in dem System, welche die Szintillationszähldaten der Detektoren anhäufen. Diese volle Duplexverbindung wird seriell ergänzt unter Verwendung eines universellen, asynchronen Empfänger/Übertrager-Interface (UART 870).

909881/0774

Eine beispielsweise Zuordnung von Befehlen zwischen dem Abtastdaten-Multiplexer 820 und dem Akkumulator SlO und dem Motorsteuerungs-Mikrocomputer 890 über das Befehlsregister und den Decoder 891 ist in der nachfolgenden Tabelle A dargestellt.

Tabelle A Code Befehl

0001 Systenrückstellung/Körper-Betriebszustand

0010 Startabtastzeile/Patient-Dateii-Betriebszustand

0100 Startabtastzeile/Daten-Diagnostik-Betriebszustand

0101 Startabtastzeile/Adressen-Diagnostikzustand 0111 Interner Test des Abtastdatenmultiplexers

1000 Kalibrierung der Verstärkungseinstellung

1001 Kautschbewegung

Alle diese Befehle werden von dem Abtastdatenmultiplexer 820 in Form von acht Bit-Bytes über den UART 870 übertragen. Die ersten fünf Befehle werden in einem Byte übertragen mit einem Format, das in der Fig. 14a dargestellt ist.

Die letzten drei Befehle sind zwei Byte-Befehle und werden in einem Format übertragen, das in der Fig. 14b dargestellt ist.

Alle Befehle, die von dem Abtastdatenmultiplexer 820 abgesetzt werden, wurden zu ihm mittels des Zusabzcomputers 840 (host computer) und werden auf dem Computerbus 843 durch den Abtastdatenmultiplexer 820 in den Formaten empfangen, die in Fig. 14c dargestellt sind.

909881/0774

Bevor er einen Befehl absendet, hat der Abtastdatenmultiplexer von dem Zusatz-Computer 840 Daten empfangen und in seinem Basis-Adressen-Register 910 gespeichert, wobei diese Daten die Startadresse im Computerspeicher zum Speichern der Statusinformation sowie Daten sind, die von dem Abtastdatenmultiplexer 820 als Antwort auf den Befehl empfangen werden.

Die Befehls- und Basis-Adress-Information wird von dem Abtastdatenmultiplexer nur dann erkannt und akzeptiert, wenn der Einrichtungs-Code-Decoder 821 seinen vorbestimmten Einrichtungscode, dargestellt in den Bits 10-15 der Fig. 14c, decodiert.

Wenn der Befehl ein Befehl zum Sammeln von Patientendaten oder zum Bearbeiten von Diagnostikda.ten war, errechnet der Abtastdatenmultiplexer 820 nach Empfang der Abtastdaten eine Adresse für ö^ede Sendung, die er erhält. Das Format der Daten, die von dem Abtastdatenmultiplexer 820 empfangen werden, ist von einer Form, wie sie in Fig. I4d dargestellt ist.

Status- und Fehlernachrichten werden unter der Adresse in den Computerspeicher eingegeben, die in dem Basis-Adress-Register 910 des Abtastdatenmultiplexers 820 gespeichert ist.

Daten, die mit einem der Detektoren in Verbindung stehen, werden in einen 2560^Q-¥ort-Pufferspeicher des Computerhauptspeichers eingegeben. Alle Übertragungen von dem Abtastdatenmultiplexer 820 in den Computerspeicher erfolgen über direkten Speicherzugriff. Bei Beendigung des Übertragens von Daten in den Computerspeicher gibt der Abtastdatenmultiplexer 820 eine Zwischen-Anfrage an den Computer 840 ab, um dem Computer anzuzeigen,

909881/0774

daß die im Speicher abgelegten Baten für die weitere ,Behandlung zur Verfügung stehen.

Detektorbezogene Baten, die ILn. ilen J&tastdatermiltiplexer gelangen, sind jeweils zwei Kanälen zugeordnet, die von jedem der zehn Detektoren ausgenen* Die Folge der Daten ist derart, daß die Daten $ür ein Auflösungselement τ?οη eineüt ICanal von jedem der zehn Detektoren durch den Äbtastdatenmültiplexer 820 empfangen werden.

Die Detektordateii werden nacheinander -von entgegengesetzten Detektorpaaren empfangen, so daß -die Folge von Detelitordaten, die in den Äbtastdatenmültiplexer 820 gelangen^ wie folgt ist:

€H 1 Detektor 1

CH 1 detektor

CH 1 Detektor

CHi Detektor

CH 1 detektor ΪΪΙ

CHI Detektoren

CH 1 Detektor I¥

CHi Detektor IX

CH 1 Detektor V

CH 1 Detektor X

CH 2 Detektor Ϊ

CH 2 Detektor "VI CH 2 · Detektor II

CH 2 Detektor TII CH 2 ■ Detektor III

CH 2 Detektor VIII

909881/0774

2924S60

- 33 -

CSi 2 Detektor

CH 2 Detektor IX

GH 2 Detektor V

CH 2 Detektor X

Die Adressenrechenkreise in dem Abtastdatenmultiplexer 820 ^rreclinen die Adressen derart, dao das gleiche Auflösimsselement jedes Detektors eine Anordnung in dem 128 Wort-Pufferspeicher, der diesem Detektor zugeordnet ist, hat, die der Anordnung in dem körperlichen Abtastrauster entspricht, unabhängig von der Detektorzahl oder des radialen Abtastschrittes.

Um dies durchzuführen, müssen zwei Aspekte der Detektorbewegungsmuster bei der Berechnung der korrekten Anordnung im Computerspeicher zwecks Speichern eines Auflosungselementes in Betracht gezogen werden::

Entgegengesetzt liegende Detektoren tasten in entgegengesetzt gerichteten tangentialen Richtungen ab, so daß eine Erhöhung der Adresse für einen Detektor die Adresse für den entgegengesetzten Detektor entsprechend erniedrigt werden muß, oder lamgekehrtj die Bewegung aller Detektoren wird für jeden radialen Zuwachs beim Sammeln der Daten umgekehrt, so daß nach jedem radialen Schritt die Zuwachs/Erniedrigungs-Muster umgekehrt werden. Während all dieser "Vorgänge muß in der Adressenberechnung eine geeignete Versetzung vorgesehen sein, um zu gewährleisten, daß die Daten für jeden Puffer mn 128 Stellen in dem Computerspeicher versetzt sind.

Die Fig. 11 zeigt die Detektoren I bis X, die schematisch in einer Zeile angeordnet sind, wobei die Richtung der Tangentialbewegung für jeden Detektor durch Pfeile oberhalb des Detektors angezeigt ist. Die Zahl "1" benachbart der Pfeile

909881/0774

kennzeichnet das erste Auflosungs-element fur die. entsprechenden Detektoifen,wogegen die Zahl "128" das letzte oder 128ste Auflösungselement kennzeichnet, da in der bevorzugten hier beschriebenen Ausführungsforia 128 Auflösungselemente verwendet werden. Im Betrieb der Einrichtung werden die Szintillationen, die von dem Kristall 32 erzeugt werden, in "Zählungen¹¹ in den Photomultipliern 36 umgesetzt, wobei in Impuishöhenanalysatoren 33 eine Biskrimination vorgesehen ist* und es wird ein digitales Signal an den Hochgeschwindigkeits-Digitalschalter 8QO abgegeben, der beide Kanäle aller Detektoren I bis X während eines Intervalles von beispielsweise 5 MikroSekunden tastet, so daßfilr die Dauer der Abtastung eines Auflösungselementes Tastungen der Detektoren I bis X in der Größenordnung von 10 000 auftreten. In dem Impulshöhenanalysator 33 sind zwei unabhängige Kanäle vorgesehen, um Situationen gewachsen zu sein, in denen dem Patienten zwei Isotope mit unterschiedlichen radioaktiven Energiepegeln eingeflößt worden sind. In einem solchen Fall können die Daten für beide Zustände getrennt und gleichzeitig räumlich und intensitätsmäßig orientiert und räumlich wiedergegeben werden.

Die durch das Tasten erhaltenen binären Daten werden an einen Akkumulator 810 weitergegeben, der z.B. einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff aufweist, der die Daten in einer Folge der Detektoren I bis X anhäuft und die Daten in einer Frequenz von gegenüberliegenden Detektoren überträgt. Beispielsweise kann die Folge der übertragenen, angehäuften Daten wie folgt sein: Detektor I, Detektoren VI, II, VII; III, VIII; IV, IX; V, X. Nach dem Überstreichen eines Auflösungselementes bei jedem petektor, d.h. nach einem 1/128 der Abtastzeile, wird der Inhalt des Akkumulators 810 aufgrund eines Befehls des Mikrocomputers 890 in den Abtastdatenmultiplexer 820 übertragen,

909881/0774

indem die Daten seriell in der Folge von entgegengesetzten Detektoren, wie oben beschrieben, empfangen werden und im Speicher 830 des Vielzweckrechners 840 an aufeinanderfolgenden Pufferspeicherstellen adressiert v/erden, wie es noch weiter später beschrieben wird, in einer Orientierung derart, daß die entgegengesetzte reziproke Bewegung von entgegengesetzten Detektoren kompensiert wird.

Am Ende jeder Abtastzeile (d.h. nach 128 Auflösungselementen für jeden der zehn Detektoren mit zwei Kanälen pro Detektor) v/erden die Worte in den Pufferspeicherstellen an eine magnetische Scheibe übertragen und nach der Komplettierung aller Abtastzeilen, d.-h. nach zwölf Zeilen für jeden der zehn Detektoren in der Position 9=0 und zwölf Abtastzeilen für jeden der zehn Detektoren in der Position θ = 18, enthält die magnetische Scheibe die Abtastzeilendaten für einen "Schnitt" in einer Form, die die Rekonstruktion und die Anzeige eines Bildes, wie noch beschrieben wird, erleichtert. Das Universal-Asynchrone-Empfänger/Sender-Interface UART 870 sieht unter der Computerprogrammsteuerung Befehle für die Ausführung der Vorgänge vor und zwar derart, daß das Erscheinen des nächsten Befehls signalisiert wird, wenn der vorhergehende Befehl ausgeführt worden ist.

Die Fig. 12 zeigt einen relevanten Teil des vorstehend erwähnten, in Fig. 11 d dargestellten Abtastdatenmultiple;:ers 820; am Ende des ersten und jedes nachfolgenden Auflösungselementes empfängt das Eingangsdatenregister 900 von dem Akkumulator 810 ein "burst".von 40 Bytes, von dem es 20 Sechszehn-Bit-Worte sammelt,und ζΐ/ar zehn Worte von jedem Kanal. Die Information, die in jedem dieser Worte enthalten ist, ist beispielsweise in Fig. I4d dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß für jedes Auflösungselement die Folge von entgegengesetzten Detektoren,

909881/0774

d.h. I, VI, II, YII usiv'. vorliegt, wobei die Daten des Kanales 1 von den Daten des Kanales 2 für alle Detektoren gefolgt werden. Zu dem Zeitpunkt, an dem dieser "burst" von Daten durch das Eingangsdatenregister 900 empfangen wird, befindet sich, bestimmt durch den programmgesteuerten Computer 840, eine Basisadresse in dem Basis-Adress-Register 910, Diese Basisadresse icann z.B. die Speicherstelle "4000" haben, jedoch kann sie irgendeinen Platz in einem Hochgeschwindigkeitsspeicher mit direktem Zugriff sein, indem irgendeine Anzahl von aufeinanderfolgenden Speicherplatzadressen zur Verfügung stehen, z.B. 2560 in der spezifischen hier beschriebenen Ausführungsform (128 Auflösungselemente χ 10 Abtastzeilen χ 2 Kanälen).

Betrachtet man zunächst das erste Auflösungselement 1, so befinden sich alle Detektoren I bis X am Start einer Abtastzeile; der Addierer 920 besitzt einen Stand, der einen 1-Zähistand darstellt, v/enn Daten nicht in die Speicheradresse eingegeben werden, die in dem Basisadressregister enthalten ist. Der Detektorzähler 930 ist für den ersten Detektor I in der Folge I, !TI, II, VII usv;. hei Null, und der Auflösungselementzähler 940 ist ebenfalls für das erste Auflösungselement bei Hull. Für diesen Zustand wird daher der Zählstand eins in dem Addierer 920, der in diesem Fall die relative Adresse darstellt, zu d.er Basisadresse 4000 in dem Addierer 920 hinzuaddiert, um so eine absolute Adresse von "4001" in dem absoluten Adressregister 960 vorzugeben. Diese Adresse wird gefolgt von den Szintillationszähldaten des Detektors I in dem Eingangsregister 900, ein Sechszehn-Bit-Wort, und wird über einen konventionellen Adress/Daten-Hultiplexer 970 zum Speicher 830 des Computers 840 übertragen. Für die vorliegend beschriebenen Ausführungsforjaen erfolgt dieser Datentransfer über den direkten Speicherztigriffskanal des Computers, Die Pig« 13 zeigt _s daß der Spei«

909881/0774

eher 830 zwanzig Pufferspeicher A, B, ... K aufweist, wobei jeder 128 Worte speichern kann, insgesamt also können 2560 Worte gespeichert werden. Pur das erste Auflösungselement 1 v/erden die Worte, die die Zählungen des ersten Detektors in der Folge des Detektors I darstellen, in der ersten Adressstelle des Pufferspeichers A bei "4001" gespeichert.

Der Detektorzähler 930 wird im Zählstand um eins erhöht, was eine Verschiebung von 128, der Gesamtzahl von Auflösungselementen, für den Eingang von Daten für den Detektor I in den Speicher schafft, wie es bereits oben beschrieben worden ist.

Für den Detektor VI, der zweite Detektor in der Folge I, VI, II, VII usw., hat der Detektorzähler 930 den Zählstand "1", d.h. er wurde nach dem Datentransfer von dem Akkumulator 810 im Zählstand erhöht, und der Auflösungszähler 940 bleibt beim Zählstand "0"; für den Detektor VI (und jeden anderen nachfolgenden Detektor in der Folge, d.h. für die Detektoren VII, VIII, IX und X) gibt die Komplementsteuerung 945 das Komplement des AuflösungsZählers 940 in den Addierer 920. Für den Detektor VI wird daher das Komplement 127 zu der Zahl 128 von dem im Zählstand erhöhten Detektorzähler 930 hinzuaddiert; zusammen mit der 1 in dem Addierer 920 ergibt dies die Zahl 256, die zu der Basisadresse hinzuaddiert wird, um so eine Adresse von 4256 in dem Adressregister 960 zur Verfügung zu stellen. Diese Adresse, gefolgt von den Zähldaten im Eingangsregister 900, einem Sechszehn-Bit-Wort, wird an den Speicher 830 des Computers 840 übertragen. Das Vorstehende zeigt, wie auch in der Fig. 13 dargestellt ist, daß das Wort, das die Zählungen des zv/eiten Detektors in der Folge, des Detektors VI, darstellt, im letzten Adressplatz des Pufferspeichers B bei 4256 gespeichert wird. Für den nächsten, d.h. den dritten Detektor in

909891/0774
ORIGINAL INSPECTED J

29245S&

der Folge, den Detektor II, ist der Zählstand des Detektorzählers 930 wiederum um eine 1 erhöht worden, um eine Versetzung um 128 auf 256 vorzusehen, die zu der 1 in dem Addierer 920 hinzuaddiert wird, um so eine relative Adresse von 257 vorzusehen, wobei die Komplementsteuerung 9^-5, wie in dem Fall des Detektors I, für den Detektor II inaktiv bleibt. Die Adressenstelle für das Wort, das die Zählungen des Detektors II für das erste Auflösungselement darstellt, beträgt 4257, die erste Adressstelle im Pufferspeicher C. Für den Detektor VII, den nächsten Detektor in der Folge, wird der Detektorzähler 930 weiterhin im Zählstand um eins erhöht, um so eine Versetzung um 128 auf 384 zu erreichen, die zu der 1 im Addierer 920 und dem Komplement 127 zuaddiert wird, um so eine relative Adresse von 512 vorzusehen, für die die Adressstelle gleich 4512 ist, die letzte Adressstelle im Pufferspeicher D.

Wie aus der Fig. 13 und der Tabelle B ersichtlich ist, bewirkt die Arbeitsweise des Abtastdatenmultiplexers 820 ein Laden von benachbarten Pufferspeichern für entgegengesetzte Detektoren von entgegengesetzten Richtungen. Beispielsweise wird das erste Wort für den Detektor I in die erste Adressstelle im Pufferspeicher A eingeladen, wogegen das erste Wort für den entgegengesetzten Detektor VI in die letzte Adresse im Pufferspeicher B geladen wird. Das gleiche entgegengesetzte Laden ist für die Pufferspeicher C, D; E, Fj G, H; J, K ersichtlich. Am Ende der Abtastzeile, nach 128 Auflösungselernenten, sind alle Pufferspeicher A bis K in der beschriebenen Weise geladen bzw. wie es auch.aus der Tabelle B hervorgeht, die ein Beispiel darstellt. Daher können die Inhalte des Speichers 830 für eine Abtastzeile in eine magnetische Scheibe 855 übertragen werden, in einer

909881/0774

Folge, die eine Kompensation für die entgegengesetzte Bewegung der entgegengesetzten Detektoren berücksichtigt, und können nachfolgend durch den Computer 840, wie oben beschrieben, behandelt werden.

Die bisherige Beschreibung bezog sich auf die erste von einer Vielzahl von Abtastzeilen, wobei in dem betrachteten Ausführungsbeispiel 12 Abtastzeilen vorgesehen sind. In der zweiten Abtastzeile bewegt sich der Detektor von dem Auflösungselement 128 zu dem Element 1 und für diese Abtastzeile ist auch die vorstehend beschriebene Arbeitsweise des Addierers 920 vorhanden und der Detektorzähler 930 und der Auflösungseleraentzähler wird jeweils am Ende der Abtastzeile um den Zählstand erhöht, ausgenommen, daß die Komplementsteuerung 945 ein Komplement für die darauffolgenden Detektoren I, II, III, IV und V anstelle der Detektoren VI, VII, VIII, IX und X vorsieht.

Man kann daher sagen, daß für die ungradzahligen Abtastzeilen oder für die ungradzahligen Radialschritte, der erste, der dritte usw., die Arbeitsweise der Komplementsteuerung die gleiche ist; für die gradzaliligen Abtastzeilen wird jedoch die Komplementsteuerung umgekehrt.

Die vorstehende Beschreibung für das Datensanmeln wird angewendet, gleichgültig, ob die Detektoranordnung in der Position θ=0° oder θ = 18° ist; die Detektordaten werden in der gleichen Folge empfangen, im Abtastdatenmultiplexer 820 dem Pafferspeicher 830 des Vielzweckcomp\rcers 840 adressenmäßig zugeordnet und Worte in den Pufferspeicherstellen werden an den magnetischen Scheibenspeicher des Vielzweckcomputers 840 jeweils in der gleichen Tieise übertragen, die oben beschrieben worden ist.

909881/0774

292456G

Für die in den Unterlagen beschriebene Konstruktion werden daher die Daten eines Schnittes wie folgt gesammeltj Befinden sich die Detektoren I, II, ... X in der Position θ = 0°, wird das vorstehend beschriebene Abtasten in Gang gesetzt. Die erste X-Richtung-Abtastzeileninforination {ein ungradzahliger radialer Z-Schritt) wird für jeden Detektor durch den Abtastdatenmultiplexer 820 adressenmäßig dem Pufferspeicher zugeordnet, und zwar in einer Folge, wie sie in Verbindung mit der Fig. 13 und der Tabelle B beschrieben worden ist. Die geordneten Daten für die 2560 Auflösungselemente der ersten X-Richtung-Abtastzeile werden an den Scheibenspeicher des Vielzveck-Computers 840 übertragen (128 Auflösungselemente χ 10 Detektoren χ 2 Kanäle pro Detektor). Jedes geordnete Datenelement der ersten Abtastzeile entspricht daher einer bekannten Position in dem Abtastfeld und kann routinemäßig einem Gitterplatz des gesamten Abtastfeldes zugeordnet werden, wie es oben beschrieben wurde, und zwar durch die Programmsteuerung des Vielzweckcomputers 840. Die geordneten 2560 Auflösungselemente für die zweite X-Richtung-Abtastzeile (ein gradzahliger radialer Z-Schritt) wird in gleicher Weise in den Speicher des Yielzweckcomputers 840 gebracht. Diese Prozedur wird fortgesetzt, bis alle zwölf Abtastzeilen bei Jedem der zehn Detektoren I bis X der vorstehend beschriebenen Ausführungsform in dem Speicher ^.es Vielzweckcomputers untergebracht sind. Nach der Vervollständigung der zwölften Abtastzeile werden die zehn Detektoren um 13° gedreht (in die Position θ = 18°), wie es oben beschrieben wurde, wobei diese Position in den Figuren der Zeichnung durch Detektoren I.¹ bis X' dargestellt wird. Die Detektoren I' bis X¹ starten ihre erste X-Richtung-Abtastzeile (ein ungradzahliger radialer Z-Schritt) an der Position, an der sie ihre 9=0° Abtastung beendet hatten, wobei die Daten für das Auslösungs-

909881/0774

element dem Pufferspeicher 830 der Fig. 13a adressenmäßig zugeordnet v/erden und dann in den Scheibenspeicher des Vielzweckcomputers 840 übertragen werden; daran schließt sich die zweite Abtastzeile in X-Richtung (gradzahliger radialer Z-Schritt), die wiederum durch aufeinanderfolgende ungradzahlige und gradzahlige Abtastzeilen in X-Richtung gefolgt werden, bis alle zwölf Abtastzeilon in der vorliegenden Ausführungsform mit der Detektoranordnung in der θ = 18°-Position in der gleichen Weise vervollständigt sind, wie es für die Detektoranordnung in der Position θ = 0° geschehen ist. Auf diese Weise werden die Daten für die 128 Auflösungselemente der zwölf Abtastzeilen und den zwei Kanälen für jeden der zehn Detektoren sowohl für die Position θ = 0°· und θ = 18° in den Scheibenspeicher des Vielzweckcomputers eingegeben, so daß die Lage jedes Datenauflösungselementes routinemäßig einer bekannten Gitterposition des Abtastfeldes zugeordnet v/erden kann, um so den bereits oben erwähnten Schnitt zu erstellen.

909881/Q774

Tabelle B

radiale 2-Schritte

CH 1	DET	I
REL	I.D.	SEO
Address
LOC

CH

DET II

CH

DET III

-JJ-

257

513

5 I

21

258

23

514

25

41

259

43

515

45

127

2521

383

2523

639

2525

128

2541

384

2543

640

2545

129

2542

385

2544

641

2546

130

2522

386

J 642

2526

254

42

510

44

766

46

255

22

511

24

767

26

SL

256

512

768

CH 1

DET VI

CH

DET VII

CH

DET

/ 4	.CH 2	DET IV	-	2537	-	58	CH 2	DET V	-	2539	-	60
)	2049	17	2557	38	2305	19	2559	40
	2050	37	2558	18	2306	39	2560	20
	2051	57	2538	2307	59	2540
	2175	2431
	2176	2432
	2177	2433
	2178	2434
	2302	2558
	2303	2559
	2304	2560

CH

DET IX

CH

DET X

909881/0774

2324560

le B (Fortsetzung)

Gradzahlige radiale Z-Schritte

CH 1	DET	I
REL	I.D.	SEO
Adress
LOC

CH 1

DET II

CH 1

DET III

1	-	127	-	254	2541	257	2543	-	23	-	2504	513	2545	-	25	-	2506
2	128	255	2521	258	2523	3	2524	514	2525	5	2526
3	129	256 -	2501	259	2503	4	2544	515	2505	6	2546
130			24		26
21	383	659
1	384	640
2	385	641
22	386	. 642
2502	510	766
2522	511	767
2542	512	768

-Si-

CH 1

DET VI

CH 1

DET VII

CH 1

DET VIII

-Jf-

-If

CH 2

2049

2050

2051

2175

2176

2177

2178

2302

2303

2304

CH 2

DET IV

2557

2537

2517

37

17

18

38

CH 2

DET V

2305

2306

2307

2518

2538

2558

DET IX

2431

2432

2433

2434

2558

2559

2560

CH 2

2559

2539

2519

39

19

20

40

2520

2540

DET X

2560 !

909881/0774

■■.292456-Ö

Di« vorstellend beschriebenen Detektorbewegungen., d.h, die Tangentialbewegung (X-Abtastung), die inkrementale Bewegung senkrecht zu der Y-Achse (Z-Ein-Aus-Inkrement) und der 18°-Breh~ orientierungs-Wechsel (Θ) kann bei der vorliegenden Ausführungs- Xprm durch einen Hotorsteuerungs-Mikrocoinputer 890 durchgeführt werden," wie es schematisch in den Fig. 11 und 11f gezeigt ist.

Die Fig. 11f zeigt dabei den Mikrocomputer 890 der Fig. 11 in einer spezielleren Darstellung; dieser Mikrocomputer weist eine Computer-Verarbeitungseinheit (CPU) 1200 auf, die beispielsweise ein Mikroprozessor des Modells 8085 der Firma Intel Corporation sein kann, sowie ein Speicher mit direktem Zugriff und Zeitgebor (RAM) 1210 auf, beispielsweise das Modell 8155 der Firma Intel Corporation und schließlich drei löschbare und elektronisch wieder programmierbare Lesespeichereinheiteii (EPROM) 1220, 1230, 1240 aufj die beispielsweise durch das Modell 8755 der vorgenannten Firma Intel Corporation gebildet werden können.

Hach Erhalt eines Befehls von dem Vielzweckeomputer 840, er rechnet und überträgt die CPU 1200 des Mikrocomputers 890 in Verbindung mit dem RAH 1210 in Übereinstimmung mit den routinemäßig abgeleiteten Programmen in den drei EPROM¹S 1220, 1230, 1240 Signale, die die oben genannten Bewegungen der Detektoren (I bis X) in den X- und Z-Richtungen und in der 9-0rientierung steuern.

In einer repräsentativen Folge von Schritten befiehlt der Vielzweckcomputer 840 dem Motorsteuerungsmikr.ocomputer 890, damit dieser Detektoren in ihre anfängliche Abtastposition bringt, wie es in den Fig. 10a und 10b dargestellt ist. Aufgrund seines

909S81/ß"774

eigenen internen Steuerprogramms "bewirkt der Motorsteuer-Mikrocomputer 890, daß der Motortreiber 822 für die X-Antriebsrichtung den X-AntirLebsrichtung-Schrittmotor 98 anschaltet und bewirkt, daß der Antriebsblock 77 sich bewegt und im Kontakt mit dem Mikrοschalter 771 kommt, wobei zu diesem Zeitpunkt der Block 77 den Mikroschalter 771 in einer bekannten inkrementalen Entfernung ausschaltet und selbst zur Ruhe kommt aufgrund der Weisung des programmgesteuerten Motorsteuer-Hikrocomputers. Die Detektoren I bis X sind nunmehr in ihrer "X"-Abtast-Tangential-Translation-Startposition. Der Hotorsteuer-Mikroconputer 890 veranlaßt als nächstes, daß der Motortreiber 823 für die Z-Antriebsrichtung den Schrittmotor 86 für diese Z-Äntriebsrichtung anschaltet, wodurch die Befestigung 134 des Detektors I sich radial auswärts in der Z-Richtung bewegt, bis er den Hikroschalter 861 berührt, von welchem Zeitpunkt ab die Befestigung 134 des Detektors I den Mikroschalter 861 in einer bekannten inkrementalen Entfernung ausschaltet und selbst zur Ruhe kommt durch die Weisung des programmgesteuerten Motorsteuer-Mikrocomputers. Die Detektoren I bis X sind nun in ihrer Z-Radial-Translation-Startposition und ebenso in ihrer X-Abtast-Startposition, wie bereits oben beschrieben. Der Motorsteuer-Hikro-.computer 890 veranlaßt als nächstes, daß der 9-Hotortreiber 824 den Θ-Antriebs-Schrittmotor 120 anschaltet, wodurch sich die Rahmenanordnung 50 dreht, so daß der Zapfen 501 an der rückseitigen Rahmenplatte 52 den Mikroschalter 521 berührt, von welchem Zeitpunkt an die Rahmenanordnung 50 den Mikroschalter 521 ausschaltet, und wobei die Rahmenanordnung 50 selbst zur Ruhe kommt aufgrund der T/eisung des programmgesteuerten Motorsteuer-Mikrocomputers. Alle Detektoren I bis X sind nunmehr in ihrer θ = O-Position.

909881/0774

29245S0

Das Berühren von jedem der oben erwähnten MIkroschaltern bewirkt, daß die "X", Z, und θ Stellen der Detektoren I bis";!"in bekannte Bezugsstellen gelegt werden. Solche Bezugspunkte werden abgeleitet, indem man routinemäßig die bekannten mechanischen Stellen der Detektoren I bis X in dem Portal zu der Stelle des Abtastfeldes in bezug auf den Portalmechanismus zuordnet. Nach der Errichtung dieser Bezugsstellenpunkte werden die Ilikrοschalter während des normalen Abtastzyklus nicht mehr berührt.

Die Detektoren I bis X sind nunmehr in ihrer Startposition und das System ist fertig für den Beginn der Abtastung.

Nach dem Erhalt eines Befehls von dem Vielzweckcomputer 840 bewirkt der MotorSteuer-Mikrocomputer S90, daß der X-Trieb-Motortreiber 822 den X-Trieb-Schrittmotor 98 anschaltet und die tangentiale Translation für jeden der Detektoren I bis X, wie bereits oben beschrieben, durchführt. Der programmgesteuerte Mikrocomputer gibt Impulse für den Hotortreiber ab, wobei jeder Impuls ein Äquivalent zu dem Schritt des Schrittmotors und damit einem bekannten Bewegungsinkrement ist. Die Anzahl der Impulse wird gezählt und in dem Mikrocomputerspeicher festgehalten, so daß die entsprechenden tangentialen Stellen bzw. Lagen der Detektoren I bis X dem Mikrocomputer bekannt sind. Nachdem die Detektoren in das Abtastfeld eingetreten sind, wird der Akkumulator 810 durch den Mikrocomputer angewiesen, das Auszählen der Daten zu beginnen, so daß damit der oben beschriebene Datensammelprozeß begonnen wird. Nach der Vervollständigung der benötigten Anzahl von Impulsen, die der Zahl der Schritte des Motors 98 entspricht, die notwendig ist, eine Inkrementbewegung durchzuführen, die einem Auflösungselement entspricht, wird der Akkumulator 810 von dem Mikrocomputer 890,

909881/0774

der die Impulse gezählt und sie in seinem Speicher gespeichert hat, angev/iesen, die Abtastdaten für das betreffende Auslösungselement an den Vielzweckcomputer 840 zu übertragen, wie dies weiter unten noch beschrieben wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Akkumulator 810 auf diese Weise von dem Mikrocomputer 890 für jedes der 128 Auflösungselemente der Tangentialabtastung angewiesen. Nach der Vervollständigung der 128 Elemente der Tangentialabtastung wird der Akkumulator 810 von dem Mikrocomputer angewiesen, das Zählen zu stoppen. Die Arbeitsweise des Mikrocomputers in der vorliegenden Ausführungsform kann daher wie folgt beschrieben v/erden: Die Länge einer Abtastung in der X-Richtungs-Tangentialabtastzeile beträgt 51,2 cm (20,48 inches). Nachdem der Mikrocomputer 890 von dem Vielzweckcomputer 840 das Kommando empfangen hat, eine Abtastung zu starten, beschleunigt der programmgesteuerte Mikrocomputer die Detektoren auf eine vorbestimmte Abtastgeschwindigkeit, und zwar mittels Impulsen zu dem X-Trieb-Motortreiber 820, der den Motor 98 so beschleunigt, daß die Impulse diejenige Rate erreichen, die notwendig ist, die vorgewählte Detektorabtastgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, wenn die Detektoren in das vorbestimmte Abtastfeld eintreten. Da jeder Impuls der Eichrittmotoren einem bekannten Bewegungszuwachs entspricht, kennt der Mikrocomputer, indem er die Impulse zählt und sie in seinem Speicher festhält, die Lage jedes Detektors, nachdem die im vorstehenden beschriebene anfängliche Prozedur stattgefunden hat. Da alle festen Abmessungen bekannt sind, kann der Mikrocomputer routinemäßig programmiert werden, seine Motorsteuerfunktionen für vorgewählte Abtastgeschwindigkeiten auszutragen. Nachdem die Detektoren nach ihrem Eintritt in das Abtastfeld auf die vorbestimmte Abtastrate gebracht worden sind, wird der Akkumulator 810 durch den Mikrocomputer 890 angewiesen,

909881/0774

Zählen von Daten zu beginnen. In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen 20 480 Impulse 20 480 Hotorschritten entsprechend der Länge von 20_f48 inches (51,2 cn) der X-Abtastzeile. Daher entsprechen 16O Impulse 160 Motors ehr itten bzw. entsprechen einem Auflösungselement, da 128 solcher Elemente pro Abtastzeile vorgesehen sind. Der Mikrocomputer zählt nun die Impulse und am Lnde der Zahl der Impulse, die für jedes Auflösungselement notwendig sind, weist der Mikrocomputer den Akkumulator 810 an, die Zähldaten für das betreffende Auflösungselemcnt für jeden Detektor an den Vielzweckcomputer 48 zu übertragen, danit darin die Daten behandelt werden können, wie es bereits oben beschrieben wurde. Nach der Komplementierung des letzten Auflösungselementes, der Nummer 128 in der vorliegenden Ausführungsforn, werden die Detektoren routinemäßig durch die Programmsteuerung des Mikrocomputers 890 auf eine vorbestimmto Rate verzögert, wobei die Impulse weiterhin von dem Mikrocomputer gezählt werden, so daß die Position der Detektoren weiterhin dem Mikrocomputer bekannt ißt. Der programmgesteuerte Mikrocomputer verursacht als nächstes, daß sich die zehn Detektoren schrittweise in ihrer, weiter oben beschriebenen entsprechenden Z-Richtung bewegen, und zwar um 0,96 inches = 2,4 cm in der vorliegenden Ausführungsform, und zwar durch das Übertragen von Impulsen an den Z-Trieb-Motortreiber 823 und den Motor 86, wobei diese Impulse ebenfalls gezählt werden und jeweils einem bekannten Bewegungsinkrement entsprechen. Nachdem die Bewegung in der Z-Richtung vervollständigt ist, befinden sich die Detek-._ toren in einer Position, die nächste .!-Abtastzeile zu starten, wenn der Mikrocomputer 890 von dem Vielzweckcomputer 840 ein entsprechendes Kommando bzw. einen Befehl zum Start für die nächste Abtastzeile erhalten hat. Die Lage aller Detektoren ist weiterhin dem Mikrocomputer bekannt, da die gezählten Impulse in dem Speicher des Mikrocomputers festgehalten sind. Die

909881/0774

vorgenannte Prozedur wird für jede der verbleibenden 11 Abtastzeilen im vorliegenden Ausführungsbeispiel wiederholt. Nach der Vervollständigung der zwölften Abtastzeile verbleiben die Detektoren in ihren X- und Z-Positionen, und der programmgesteuerte microcomputer 890 bewirkt, daß sich die zehn Detektoren um einen Winkel θ = 18° drehen, indem er Impu3.se an den "Θ"-Trieb-Hotortreiber 824 und den Hotor 120 abgibt. Wiederum zählt der Mikrocomputer 890 die dem Schrittmotor 120 zugeführten Impulse, wobei diese Impulse den Schritten des Schrittmotors und damit einem bekannten Eewegangsinkroment entsprochen, so daß die Lager aller Detektoren fortgesetzt in dem Speicher des Mikrocomputers festgehalten sind. Vicnn sich die Anordnung der Detektoren in der Position θ = 18° befindet, dann sind diese Detektoren I bis X fertig, ihre nächste Abtastfolge zu starten, und zwar unter der Programmsteuerung des Motorsteuer-iiikrοcomputers 98, wenn dieser einen Befehl von dem Vielzweckcorrtputer 840 erhalten hat.

'Die vorgenannte Beschreibung soll in der vorliegenden Ausführungsform die Punktion des Motorsteuer-Mikrocomputors 890 illustrieren, wobei diese Funktion routinemäßig in den Mikrocomputer einprogrammiert werden kann. Die Steuerung der Detektorbewegungen und die Bestimmung der Datenauflösungsolemente kann jedoch auch in irgendeiner anderen konventionellen bekannten Weise durchgeführt v/erden. Zusätzlich zu der vorstehenden Errechnung von absoluten Adressen für die Szintillationszühldaten hat der Abtastdaten-Iiultiple::er 820 die Fähigkeit, den Speichereinladeprozcß, den Akkumulationsprozeß und den Motorsteuer-Mikrοcomputer zu prüfen (checking out).

Für den Fall der Prüfung des Speichereinladeprozesses, prüft, wie in der Fig. 11d dargesteJfc, der Abtastdaten-Hultiplexer

909881/0774

die Fähigkeit,ein spezielles variables Muster in alle der 2560 Speicherstellen, die für das Speichern von Szintillationszähldaten verwendet v/erden, niederzulegen. Bei diesem Austesten des Speichereinladeprozesses wird auf dem Computerbus 8415 in dom Format der Fig. 14c der Befehl sieben empfangen. Es folgen zwölf Bits, die irgendein Muster haben können, z.B. können sie alle Null, alle Eins sein oder sie köiineii auch ein Schachbrett von Einsen und Nullen bilden. Errechnet von dem Computer 840 wird eine Basisadresse, z.B. 4000, in dem Basisadressregistor 910 eingerichtet. Der Befehl besteht aus einem Wort mit sechszehn Bits, das zunächst die Adresse und dann den Befehl auf v/eist, der im AusgangF-Datenregister 809 empfangen wird. Das Testmuster wird durch die letzten zwölf Bits der sechszehn Bits dargestellt. Der Befehl wird bei 819 decodiert, und das 16-Bit-Vfort in Form von zwei 8-Bit-Bytes wird durch einen Ausgangs-Datonmultiplexer 829 an den UART 870 übertragen. Für diesen Befehlscode schickt ein Testkreis Daten zurück in das UART 870 und dann in den Teil des Abtastdatenmultiplexers, der in der Fig. 12 dargestellt ist, und diese Daten werden dann in einer Weise behandelt, wie sie oben in Verbindung mit der Fig. 12 beschrieben ist.

Diese Prüfdaten, die anstelle von Detektor-Identifikationen, z.B. I, VI, II, VII usw. von Szintillationsdaten gefolgt werden, werden empfangen, wenn der Code 7, der von dem Testmuster gefolgt wird, durch den Computer 840 erzeugt wird. Diese Daten werden adressiert und in den Pufferspeichern A bis K des Computerspeichers gespeichert und zwar in derselben Weise, wie sie in Verbindung mit der Fig. 12 beschrieben wird und nachher können alle 256O Speicherstellen durch das Testmuster geprüft v/erden.

Beim Prüfen des Akkumulationsprozesses prüft der Abtastdaten-Multiplexer 820 die Fähigkeit des Akkumulators 810, Daten in

90988 1 /077

der gewünschten Folge von entgegengesetzten Detektoren I bis VI, II Ms VII usw. zu übertragen. In diesem Fall wird das Kommando "vier" auf dem Computerbus 843 in dem Format der Fig. 14a empfangen und wird weiterhin in dem AusgangGdatenregister 809 empfangen. Eine Basisadresse, z.B. 4000, wird in dem Basisadressregister 910 eingegeben und durch die Computer 840 gerechnet. Der BefehH vird bei 819 decodiert und ein 8-Bit-Byte (Basisadresse, Code vier), wird mittels eines Ausgangs-Datcnmultiple^ers 829 an das UATlT 870 übertragen, das das Kommando vier an den Akkumulator 810 überträgt, der seinerseits, wenn ei" dieses Kommando vier empfängt, einen Zeitkreis veranlaßt, einen Testkreis zu triggorn, der den Akkumulator 810 speist. Der Akkumulator 810 erzeugt entweder ein 2525g oder ein 5252_O-Huster für einen PIIA-Kanal, bestimmt durch den Zeitkreis. Der Akkumulator 810 akkumuliert in dem vorliegenden Fall Daten, indem er eine "eins" hj.nzun.ddiort, immer dann, wenn sein Eingang "wahr" ist. Die akkumulierten Daten werden dann über das Glied UARl¹ 870 an die Abtastdaten-Hultiple;:eranordnung der Fig. 12 übertragen, genau wie in dem Fall der tatsächlichen Betriebsweise, wie sie im Zusammenhang mit der Fig. 12 bereits weiter oben beschrieben wurde; die ersten vier Bits jedes Wortes stellen die Detektor-Identifizierungen I usw. in der Folge von entgegengesetzton Detektoren dar; sie werden gefolgt von 1280 l/orten des Husters 2-5-2-5 und 1280 Worten des Musters 5-2-5-2. Diese Daten worden adressiert und, wie in Fig. 13 gezeigt, den Pufferspeichern A bis K und A¹-K' zugeführt, wobei die Pufferspeicher A bis K 1280 Worte des Husters 2-5-2-5 und die Pufferspeicher A' bis K¹ 1280 V/orte des Küsters 5-2-5-2 (oder umgekehrt) zur Prüfung der Akkumulation empfangen.

909881/0774

Beim Prüfen des Motorsteuer-Mikrocomputers 98 prüft der Abtastdaten-I-Iultiplexer 820 die Fähigkeit der Zähl funktion des X-Antriebes, nämlich die Fähigkeit, Ms 128 zu zählen (von 0 bis 127); weiterhin wird die Zählfunktion des Z-Antriebes, d.h. Ms 12 (0-11) zählen zu können, geprüft; schließlich wird geprüft, daß sich nach der Koüipletierung des 12. Z-Antrieblnkrementc die Θ-Orientierungsfunktion ändert. Jäher i/erden, wie vorstehend bemerkt, für die 2560 aneinandergrenzenden Pufferspeicherstellen Zählungen vorgesehen. In diesem Fall wird von den Computerbus 843 in dem Format der Fig. 14a der Befehl "5" empfangen und in das Ausgangsregister 809 eingegeben. In dem Basic-Adressregister 910 wird eine Basisadresse, z.B. 4000, vorgegeben; der Befehl wird bei 819 decodiert und ein 8-Bit-Byte wird durch einen Ausgangsdaten-Multiplexer 829 an den UAFlT 070 übertragen, der den Befehl "5" an dem Mikrocomputer über UART 879, Befehlsregister und Dekodierer 891 überträgt, und der den Mikrocomputer 890 schrittweise zum Durchlaufen der X-Antriebfunlction von 0 bis 127 und der Z-Antriebfunlcfcion von 0 bis 11 beeinflußt. Für den Befehl "5" werden diese Daten, der Zustand dieser Zähler, an das Ausgangsregister des Akkumulators 810 übertragen, wobei auf diesem Wege normalerweise Szintillationsdaten laufen. Die Zählerdaten werden dann über das Glied UART 870 an die Abtastdaton-Multiplexeranordnung der Fig. 12 übertragen, und zwar in einer Weise, die d.er tatsächlichen Betriebsweise entspricht, wie sie bereits in Verbindung mit der Fig. 12 beschrieben worden ist; die ersten vier Bits jedes Wortes stellen dabei eine Detektoridentifikation I usw. in der Folge von entgegengesetzten Detektoren dar, und werden gefolgt von 1280 Worten und .v/eiteren 12S0 Worten, die den Status der X, Z und Θ-Zählfunktionen des Motorsteuer-Mikrocomputers 890 für eine Totale von 2560 reflektieren. Diese Datenworte werden adressiert und in die Puf-

909881/0774

- 53 -

ferspeiclier A bis K und A^! bis K' der Fig. 13 übertragen, -und zwar als eine Prüfung für die Zählfunktion des Motorstouer-IiikroComputers 890.

Bei dem in bezug auf die Fig. 11 vorstehend erwähnten Viclzweckcomputer sind die Datenkane.lsteuerung 1000, die Interrupts teuer l 1002, die Computerdaten-Ausgangskontrolle 1004 konventionelle Anordnungen, um Prioritäten vorzusehen sowie Unterbrechungen vorgeben zu können .

Die Fig. 3 zeigt eine Anzeige, die in der Praxis beim Betrieb der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erhalten \;ird. Diese Anzeige zeigt einen "lebenden Schnitt" (/-/- 7), wobei 5 ILimiten pro Schnitt benötigt werden mit einem Radionuclid der Stärke 99Tc.

Weitere Vorteile der Abbildeinrichtmig gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Fähigkeiten, die durch ihre ultrahohe Empfindlichkeit bedingt sind, so daß es möglich ist, frühe Diagnosen von pathologischen Veränderungen zu stellen und es können Bilder erhalten werden, die genau die Stelle und die Abmessung von physiologischen Abnormitäten zeigen. Die Bilder können bequem wiedergefunden werden und es können leicht eine Vielzahl von transaxialen Schnitten hergestellt werden, wobei für jeden Schnitt etwa 2 bis 5 Hinuten gebraucht werden. Weiterhin können bedingt durch die Verwendung der im hohen Ilaße fokussiorcnden Kollimatoren in d.or Art der vorliegenden Erfindung Bilder mit einem hohen Nutzsignalverhältnis, d.h. einem großen Verhältnis zwischen den Targetsignalen und den Hintergrundsignalen mit exzellenten funktioneilen Details leicht erhalten werden. Zusätzlich können leicht sirnultan-duale radionuclide pharmazeutische Studien durchgeführt v/erden.

909881/0774

Die mechanische Ausbildung ist so, daß das gesamte System in einem 18' χ 16' Raum untergebracht v/erden kann. Was sehr bedeutend ist, das Abtastmuster mit der Verwendung von im hohen Maße fokussierenden Kollimatoren ermöglicht die Verwendung von Kollimatoren mit einer sehr kurzen Brennpunktlänge, d.h. die Brennpunktlänge braucht nur etwa die Hälfte des Durchmessers des gesamten Abtastfeldes zu sein. Darüber hinaus ermöglicht die angrenzende und im wesentlichen konstante dichte benachbarte Aneinanderfügung der im hohen Maße fokussierenden Kollimatoren während des Abtastvorganges ein optimales Sammeln der von dem Patienten emittierten Strahlung.

Das vorgenannte beschriebene Ausführungsbeispiel ist im speziellen auf die Drehung einer Anordnung von Kollimatoren von einer ersten Abtastposition in eine zweite Abtastposition um einen Winkel "Θ" beschrieben, die effektiv die Zahl der Kollimatoren verdoppelte Es ist durch eine entsprechende mechanische Ausbildung möglich, die Anordnung von Kollimatoren nacheinander um einen Winkel zu drehen, der die wirksame. Zahl von Kollimatoren weiter vervielfacht. Beispielsweise kann, mit einer Anordnung von zehn Kollimatoren der Effekt von 40 Kollinatoren erhalten v/erden, indem man die 27°-Anordnung in 9°-Folgen von ihrer ersten Abtastposition in die zweite, dritte und vierte Abtastposition dreht. Derallgemeine Ausdruck für eine derartige Vervielfachung ist wie folgt:

(1) Θ-Folgewinkel = (360° : durch die Zahl der Kollimatoren) : durch den gewünschten Kollimator-Vervielfacherfaktor.

(2) Gesamt-Q-Drehung = (liultiplikationsfaktor -1) χ 9-Polgowinkel.

909881/0774

co

Leerseite

Claims (1)

1. PATINTAMWAt^

   HELMUT GÖRTZ

   Ff T.t:kf υ rf am Main 70
   Scf;nocleenkifsfr.27 - Tel. 6\7079

   15. ^irni 1979

   Union Carbide Corporation, New York, N.Y. 10017 / U.S.A.

   Radionuklider Abbildner für Körperfunktionen

   Patentansprüche

   (1.) Radionuklides Abbildgerät mit einem QuerabtastfelA_t dadurch ' gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl von im hohen Maße fokussierenden dicht seitlich nebeneinander benachbart angeordneten Kollimatoren <30) aufweist, die in einer Anordnung, die das Abtastfeld umgibt, derartig angeordnet sind, daß sie mit ihrem Brennpunkt nach innen gerichtet sind,, wobei die Anordnung so getroffen ist, dai3 jeder Kollimator in bezug auf seinen benachbarten Kollimator beweglich ist, daß eine Anordnung zum Drehen dieser Anordnung von KollimatoTen um das Abtastfeld von einer ersten Abtastposition in eine andere Abtastposition vorgesehen sind, und daß Anordnungen zum Erteilen einer Bewegung an diese Kollimatoren vorgesehen sind, derart, daß für jede dieser Abtastpositionen der Breimpunkt jedes Kollimators gleichförmig in mindestens einer Hälfte des Abtastfeldes tastet.

   2. Radionuklides Abbildgerät mit einem Querabtastfeld, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vielzahl von im hohen Maße fo~ kussierenden, dicht seitlich benachbart angeordneten Ko3.1imatoren aufweist, die in einer das Abtastfeld umgebenden Anordnung derart angeordnet sind, daß ihre Brennpunkte'nach

   90988170774

   292456Q

   innen gerichtet sind, wobei die Winkeltrennung zwischen den Brennpunktachsen von benachbarten Kollimatoren gleich 36o° geteilt durch die Anzahl der Kollimatoren ist, wobei Jeder Kollimator in bezug auf seinen benachbarten Kollimator bewegbar ist, und daß Anordnungen zum Erteilen einer Bewegung an diese Kollimatoren vorgesehen sind, derart, daß der Brennpunkt, jedes Kollimators gleichförmig mindestens eine Hälfte des Äbtastfeldes tastet, und daß Anordnungen zum Drehen diesel" Anordnung von Kollimatoren um das Abtastfeld vorgesehen sind, um einen Vfinkel, der gleich der Hälfte der winkelförmigen Trennung zwischen den Brennpunkt achsen der Kollimatoren ist.

   3. Abbildgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl von Kollimatoren eine grade Zahl von 2 bis 24 ist.

   4. Abbildgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl von Kollimatoren gleich 10 ist.

   5. Verfahren zum Abtasten eines querschnittförmigen Abtastfeldes, gekennzeichnet durch: das Vorsehen einer Vielzahl von im hohen Maße fokussierenden, dicht seitlich benachbart angeordneten Kollimatoren in einer ersten Äbtastposition, wobei die Kollimatoren in einer das Abtastfeld umgebenden Anordnung derartig angeordnet sind, daß ihre Brennpunkte nach innen gerichtet sind, wobei jeder Kollimator in bezug auf seinen benachbarten Kollimator beweglich ist, das Erteilen einer Bewegung an diese Kollimatoren der Anordnung in der ersten Äbtastposition, so daß der Brennpunkt jedes Kollimators gleichförmig mindestens eine Hälfte des Abtastfeldes tastet, durch Drehen diesei· Anordnung von Kollimatoren um das Abtastfeld um einen Winkel, der gleich der Hälfte der Winkeltrennung zwischen den Brennpuifctachsen der Kollimatoren ist in eine zweite Abtastposition, durch Erteilung einer Bewegung an diese Kollimatoren der Anordnung, wenn sie in der zweiten Abtastposition

   90988-1/0774

   292456Q

   sind, so daß der Brennpunkt jedes Kollimators gleichförmig mindestens eine Hälfte des Abtastfeldes tastet.

   6. Verfahren zum Abtasten eines querschnittförmigen Abtastfeldes, gekennzeichnet durch das Vorsehen einer Vielzahl von im hohen Maße fokussierenden_f dicht seitlich benachbart angeordneten Kolliriatoren in einer ersten Abtastposition, wobei diese Kollimatoren in einer Anordnung untergebracht sind, die das Abtastfeld umgibt, derart, daß die Kollimatoren mit ihrem Brennpunkt nach innen gerichtet sind, wobei jeder Kollimator in bezug auf seinen benachbarten Kollimator in eine zweite Abtastposition bewegbar ist, wobei die Winkeltrennung zwischen den Brennpunktachsen von benachbarten Kollimatoren gleich 360° ge- * .-,.·. -L. Α- λ , _n zu einer zweiten Abtastposition, teilx durch die Anzahl von Kollimatoren/ist;, durch ü-rr-ellung einer Bewegung an diese Kollimatoren in der Anordnung in der ersten· Abtastposition derart, daß der Brennpunkt jedes Kollimators gleichförmig mindestens eine Hälfte des Abtastfeldes tastet, wobei sich die Anordnung dabei in die zweite Abtastposition bewegt, daß man auf die Kollimatoren der Anordnimc in der zweiten Abtastposition eine erneute Bewegung aufbringt derart, daß dejr Brennpunkt jedes Kollimators gleichförmig mindestens eine Hälfte des Abtastfeldes tastet.

   7. "Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

   daß ein Szintillationszähler (32) und Photomultiplier (36) in Verbindung mit jedem Kollimator vorgesehen sind, und daß ein programmgesteuerter Vielzweckcomputer (840) vorgesehen ist derart, daß er die elektrischen Ausgangssignale dieser Photomultiplier speichert und behandelt und eine Bildanzeige ermöglicht, die die räumliche Lage und Intensität der Strahlung zeigt, die von dem Querschnitt-Abtastfeld emittiert wird.

   90 9 8 81/0774