DE69108863T2 - Verfahren zur nuklearen Detektion mit Grundpotentialkorrektur und entsprechende Vorrichtung, insbesondere einer Gammakamera. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung hat ein Verfahren zur nuklearen Detektion mit Basispotentialkorrektur und eine entsprechende Vorrichtung zum Gegenstand. Diese Vorrichtung kann z.B. eine Gamma-Kamera sein oder ein Spektrometer oder jede weitere, zur Bestimmung einer Charakteristik einer nuklearen Strahlung bestimmte Vorrichtung. Im ersteren Fall findet die Vorrichtung Anwendung auf dem medizinischen Gebiet, wo die Gamma- Kameras verwendet werden, um Bilder von Organen zu erstellen hinsichtlich einer Diagnose. Die Gamma-Kamera ist vorzugsweise eine Szintillationskamera des ANGER-Typs, deren Patent US-A3 011 057 die prinzipielle Funktionsweise und ihre Ausführungseinrichtungen beschreibt.
• Die Gamma-Kameras werden in der Nuklearmedizin verwendet, um die Verteilung von Molekülen sichtbar zu machen, die durch ein radioaktives Isotop markiert sind und dem Patienten vorher injiziert wurden. Eine Gamma-Kamera umfaßt im allgemeinen einen Kollimator, um den Auftreffwinkel der Gamma-Photonen zu begrenzen, die durch das zu untersuchende Organ emittiert werden, einen Szintillator-Kristall, um die Gamma-Photonen umzuwandeln in Lichtphotonen bzw. -quanten oder Szintillationen, und einen Photomuliplikatorröhren-Raster, der die Szintillationen in elektrische Impulse umwandelt, "elektrische Beiträge" (contributions electriques) der Röhren genannt. Eine Gamma-Kamera umfaßt außerdem elektronische Schaltungen, um aus den elektrischen Beiträgen der Röhren Koordinatensignale X und Y zu machen, die den Ort angeben, an dem die Szintillation stattgefunden hat, sowie ein Freigabesignal V, wenn die Amplitude der Szintillation zu einem festgelegten Energieband gehört.
• Dieser Detektionskette kann eine Anzeigeeinrichtung folgen, die im allgemeinen ein Oszilloskop umfaßt, gesteuert durch die Koordinatensignale X und Y und durch das Freigabesignal V, um durch einen Lichtpunkt auf dem Bildschirm den Auftreffpunkt des Gamma-Photons auf dem Kristall sichtbar zu machen. Die Anzeigeeinrichtung kann eventuell eine photographische Einrichtung umfassen, um durch Integration einer großen Anzahl auf dem Bildschirm produzierter Lichtpunkte eine Abbildung des beobachteten Organs zu bilden. Sie kann außerdem eine Digitalverarbeitungseinrichtung der Bilder umfassen. Eine Digitalverarbeitungseinrichtung der Bilder kann verwendet werden, um Bilder von Organschnitten zu rekonstruieren, um Tomographien von diesen herzustellen. In diesem letzteren Fall werden Rekonstruktions-Algorithmen angewendet, die identisch sind mit denen, die bei der Tomodensitometrie verwendet werden.
• Außer weiteren Eigenschaften muß eine Gamma-Kamera über eine gute räumliche Auflösung verfügen (d.h. eine Fähigkeit, kleine, nahe beieinanderliegende radioaktive Quellen zu unterscheiden), und eine von der Energie des betreffenden Isotops unabhängige Bildqualtität. Die räumliche Auflösung hängt ab von der Genauigkeit der Berechnung der Koordinaten X und Y. Die Qualität der Ausarbeitung dieser Koordinaten hängt im wesentlichen ab von den physikalischen Gesetzen, die die Funktionsweise der verschiedenen Teile der Gamma-Kamera beherrschen. So entsteht durch die Wechselwirkung eines Gamma-Photons mit dem Kristall eine Licht-Szintillation, deren Stärke exponential mit der Zeit abnimmt. Die Zeitkonstante dieser Abnahme ist charakteristisch für den verwendeten Szintillationskristall. Für einen thalliumaktivierten Natriumiodid-Kristall (NaI, Tl) ist sie in der Größenordnung von 300 Nanosekunden. Bei einer bestimmten Energie dies auftreffenden Gamma-Photons gehorcht die Anzahl der Lichtphotonen der Szintillation dem statistischen POISSON-Gesetz. Diese Szintillation wird von mehreren Photomultiplikatorröhren gleichzeitig gesehen. Die diese Szintillation bildenden Lichtphotonen entreißen den Photokathoden der Photomultiplikatorröhren Photoelektronen. Die Anzahl der entrissenen Photoelektronen gehorcht für eine gegebene Szintillation auch dem statistischen POISSON-Gesetz. Dies bedeutet, daß der elektrische Beitrag einer eine Szintillation empfangenden Photomultiplikatorröhre eine Größe aufweist, deren Wert einer statistischen POISSON-Verteilung folgt. Der Mittelwert dieser Größe ist abhängig von der Energie der auftreffenden Lichtphotonen.
• Da eine Szintillation von mehreren Photomultiplikatorröhren gleichzeitig gesehen wird, wird die Bestimmung des Orts dieser Szintillation auf dem Kristall, seinerseits selbst repräsentativ für den Emissionsort des Erreger-Gammaphotons, erhalten durch Berechnung des Orts des Schwerpunkts der durch die Gesamtheit der Photomultiplikatorröhren gelieferten Beiträge. Die Berechnung erfolgt einfach entsprechend der oben erwähnten ANGER- Technik durch Einspeisung der elektrischen Beiträge durch einen Satz Widerstandmatrizen. Die Werte der Widerstände der Matrizen sind abhängig, für sogenannte Lokalisierungsmatrizen, von den Positionen der Photomultiplikatorröhren, an die sie angeschlossen sind. Die empfangenen elektrischen Analog-Signale x&spplus;, x&supmin;, y&spplus;, y&supmin;, "gewichtete Impulse" genannt, setzen die Position der Szintillation um in bezug auf die Achsen X und Y.
• Das am schwersten zu lösende Problem besteht darin, für eine gegebene Szintillation genauestmöglich das Integral des Schwerpunkts der elektrischen Beiträge über eine Periode in der Größenordnung von dreimal der Zeitkonstanten der Abnahme der Szintillationen des Szintillatorkristalls zu ermitteln. Die Integrationsdauer hängt ab von der Zeitkonstanten des Kristalls. Die Genauigkeit der Messung wird beeinträchtigt durch Fehler, die auf die statitische POISSON-Fluktuation zurückzuführen sind. Der typische Abstand der Amplitudenfluktuation der Beiträge entsprechend der POISSON-Statistik ist nämlich umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der herausgerissenen Photoelektronen. Somit, je länger die Integration dauert (bis zu dreimal die Zeitkonstante der Abnahme der Szintillation) und je großer die Zahl der berücksichtigten Photoelektronen ist, um so geringer wird der typische Abstand und um so genauer wird folglich der Mittelwert dieses Beitrags ausgewertet.
• Da die Operation zur Berechnung des Schwerpunkts eine lineare Operation ist, ist es rationeller, diese Integration am Ausgang von jeder Widerstandsmatrix des Matrizensatzes an den gewichteten Impulsen durchzuführen. Festzustellen ist, daß die Integrationsdauer direkt an die Qualtität der räumlichen Auflösung der Gamma-Kamera gebunden ist und daß diese Qualität auf Kosten der Impulsrate erzielt wird, d.h. auf Kosten der berücksichtigten Anzahl von Ereignissen pro Sekunde.
• Diese Integrationsoperation verläuft nicht ohne einige Schwierigkeiten, wobei die hauptsächliche darin besteht, daß permanente Gleichspannungen vorhanden sind, die sich den gewichteten Impulsen überlagern und die, eingespeist in Integratoren, den Wert des durch diese gelieferten Signals um so mehr verfälschen, je länger die Integration dauert. Der Ursprung dieser Gleichspannungen ist hauptsächlich zurückzuführen auf die Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor, eingeschaltet zwischen jede Widerstandsmatrix und einen entsprechenden Integrator. Diese Verstärker mit variablem Verstärkungsfaktor werden aus zwei Gründen verwendet: zunächst dienen sie dazu, den zu untersuchenden Energiebereich auszuwählen, und anschließend ermöglichen sie eine Amplitudenanpassung der gewichteten Impulse an die Funktionsdynamik der verwendeten Integratoren. Diese parasitären Gleichspannungen können noch andere Ursachen haben und vor allem aus einen sogenannten Szintillationen-Anhäufungseffekt resultieren.
• Die aus diesen Gleichspannungen resultierenden elektrischen Potentiale verschieben das, was man allgemein das Basispotential der Integratoren nennt. Das amerikanische Patent US-A-3 984 689, erteilt am 5. Oktober 1976 an Roger E. ARSENAUX, weist darauf hin, daß bei einem hohen Radioaktivitätspegel, d.h. bei hohen Zählraten, z.B. höher als 100 000 Ereignisse pro Sekunde, kapazitive Kopplungen, an die man in erster Annäherung hätte denken können, um diese Gleichspannungen zu eliminieren, nicht mehr verwendet werden sollen. Das Vorhandensein von solchen Kopplungskapazitäten verursacht nämlich eine Verschiebung des Basispotentials, im wesentlichen verbunden mit dem widerholten und sehr schnellen Auftreten von Szintillationen. Diese Kapazitäten haben nämlich die Bildung einer direkt von der Zählrate abhängigen Gleichspannungskomponente zur Folge. Jedoch erfordern die Genauigkeiten, die gegenwärtig bezüglich der Berechnung der Koordinatensignale verlangt werden, daß die erratischen Amplitudenänderungen dieser Signale unter einem tausendstel ihrer Amplitude bleiben.
• Das Dokument FR-A2 546 632 schlägt vor, diese Nachteile, verursacht durch die Einführung einer kapazitiven Kopplung in diese Kette, zu beseitigen und dabei das Basispotential wiederherzustellen vor dem Auftreten eines zu berücksichtigenden gewichteten Impulses. Nach diesem Dokument erlaubt man die Messung des Basispotentials nur nach dem Ende einer Periode ohne Impuls und stellt das Basispotential wieder her vor einer neuen Integration während des Endes dieser Periode.
• Der Nachteil dieser Methode ist, daß, wenn die Kamera bei einer großen Zählrate verwendet wird, d.h. wenn die Emissionsaktivtät der Gammaphotonen hoch ist, die impulslosen Perioden zu kurz sind, als daß die Basispotentialmessungen unter befriedigenden Bedingungen erfolgen. Dies hat das Vorhandensein einer Gleichspannungskomponente während der Integration zur Folge und verfälscht das Resultat.
• Die vorliegende Erfindung ist bestrebt, diesen Nachteil zu beseitigen. Zu diesem Zweck schlägt sie ein Verfahren vor, bei dem man ganz einfach das Basispotential mißt, was in der Folge erlaubt, das zu behandelnde Signal zu korrigieren. Dieses Resultat wird erreicht dank der Erstellung eines Histogramms der Abtastwerte des Signals (d.h. der Ermittlung der statistischen Verteilung der Amplituden dieser Abtastwerte). Das erstellte Histogramm weist einen ersten bzw. höchsten Peak auf, entsprechend der großen Wahrscheinlichkeit des Vorkommens von Abtastwerten mit, als Amplitude, dem Basispotential. Die Messung der Abszisse dieses Peaks liefert direkt den Durchschnittswert des Basispotentials. Es genügt dann, diesen Wert vor der numerischen Integration von dem Signal abzuziehen.
• Auf genaue Weise hat die vorliegende Erfindung folglich ein Verfahren zur Detektion nuklearer Strahlung zum Gegenstand, bei dem man ein Detektionssignal bildet, das aus Spannungsimpulsen besteht, denen sich eine parasitäre, Basispotential genannte Spannung überlagert, wobei man dieses Signal abtastet, jeden Abtastwert digitalisiert und diese digitalisierten Abtastwerte verarbeitet, um eine Eigenschaft der detektierten nuklearen Strahlung zu bestimmen, wobei dieses Verfahren durch die Tatsache gekennzeichnet ist, daß darüber hinaus:
• - man das Basispotential mißt, indem man ein Histogramm der digitalen Abtastwerte erstellt, wobei diese in einer kontinuierlichen und schnellen Weise gebildet werden, und indem man in diesem Histogramm die Abszisse des ersten bzw. höchsten Aktivitätspeaks mißt, was den Wert des Basispotentials ergibt,
• - man das Detektionssignal vor der Verarbeitung der Abtastwerte korrigiert, indem man von diesen den Wert des so gemessenen Basispotentials subtrahiert.
• Die vorliegende Erfindung hat ebenfalls eine Vorrichtung zur Detektion von nuklearer Strahlung zum Gegenstand, die dieses Verfahren anwendet. Diese Vorrichtung umfaßt Detektionseinrichtungen für nukleare Strahlung, die ein Detektionssignal liefern, das aus Spannungsimpulsen gebildet wird, denen sich eine parasitäre, Basispotential genannte Spannung überlagert, Einrichtungen zur Abtastung und Analog-Digital-Wandlung des Detektionssignals und Einrichtungen zur Verarbeitung der Abtastwerte, die geeignet sind, eine Eigenschaft der detektierten Nuklearstrahlung zu bestimmen, wobei diese Vorrichtung durch die Tatsache gekennzeichnet ist, das sie darüber hinaus umfaßt:
• - Einrichtungen zur Messung des Basispotentials, umfassend Einrichtungen, die hinter den Abtast- und Digital-Analog- Wandlungseinrichtungen angeordnet sind, um ein Histogramm der Abtastwerte zu erstellen, wobei diese in einer kontinuierlichen und schnellen Weise gebildet werden, und Einrichtungen, um in diesem Histogramm die Abszisse des ersten bzw. höchsten Aktivitätspeaks zu messen, was den Wert des Basispotentials ergibt,
• - Korrektureinrichtungen, die vor den Verarbeitungseinrichtungen angeordnet sind, um von den zu verarbeitenden Abtastwerten den genannten Wert des Basispotentials abzuziehen.
• Wenn die Detektionseinrichtungen und die Abtast- und Digitalwandlungseinrichtungen mehrere parallele Kanäle umfassen, können die Basispotential-Meßeinrichtungen entweder durch Multiplexing geteilt werden zwischen den verschiedenen Kanäle oder auf jedem Kanal angeordnet sein.
• Bei einer vorteilhaften Ausführungsform und um die Digital-Analog-Wandlungseinrichtungen in einen optimalen Betriebszustand zu versetzen, umfaßt die Vorrichtung außerdem Analogverschiebungseinrichtungen des detektierten Signals, wobei diese Einrichtungen gesteuert werden durch Basispotential- Meßeinrichtungen.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhafterweise eine Gamma-Kamera sein, wobei in diesem Fall die festzustellende Charakteristik die Position einer Gammastrahlung ist.
• Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden besser verständlich durch die nachfolgende Beschreibung. Diese Beschreibung betrifft erläuternde und keinesfalls einschränkende Ausführungsbeispiele und bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen:
• - die Figur 1 zeigt das synoptische Schema einer erf indungsgemäßen Vorrichtung in ihrer allgemeinsten Struktur;
• - die Figur 2 zeigt ein Beispiel eines zu verarbeitenden Signals;
• - die Figur 3 zeigt ein Beispiel eines Histogramms;
• - die Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Multiplexing-Ausführungsart;
• - die Figur 5 zeigt eine Ausführungsart der Basispotential- Meßeinrichtungen;
• - die Figur 6 zeigt eine erfindungsgemäße Gamma-Kamera.
• In Figur 1 sieht man einen erfindungsgemäßen Strahlungsdetektor DR, der eine Nuklearstrahlung RN empfängt und ein Detektionssignal S liefert. Dieses Signal wird abgetastet und durch den CAN-Wandler in ein Digitalsignal umgewandelt. Der Wandler arbeitet kontinuierlich und er ist schnell. Er ist kontinuierlich in dem Sinne, daß er das ganze Signal abtastet (d.h. nicht nur die Impulse, sondern auch den Teil zwischen diesen, der genau das Basispotential ist, das man messen will). Er ist schnell in dem Sinne, daß er mehrere Abtastwerte pro Impuls liefert. Die dargestellte Vorrichtung umfaßt ebenfalls Verarbeitungseinrichtungen des Signals TS.
• Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung noch Basispotential-Meßeinrichtungen MPB. Diese Einrichtungen sind mit dem Wandler CAN verbunden und können ein Histogramm der durch den CAN-Wandler gebildeten Abtastwerte erstellen und außerdem in diesem Histogramm die Abszisse des ersten bzw. höchsten Aktivitätspeaks messen, was den Wert des Basispotentials ergibt.
• Die Vorrichtung umfaßt noch Korrektureinrichtungen, in der Praxis einen Subtrahierer 55, angeordnet vor den Signalverarbeitungseinrichtungen und verbunden mit den Einrichtungen MPB und CAN, um von den zu verarbeitenden Abtastwerten den genannten Wert des Basispotentials abzuziehen.
• Die Funktionsweise dieser Vorrichtung, insbesondere der Basispotential-Meßeinrichtungen, kann mit Hilfe der Figuren 2 und 3 erklärt werden.
• In Figur 2 sieht man zunächst für den besonderen Fall einer Gammastrahlung - detektiert durch einen Detektor, wie man ihn in einer Gamma-Kamera findet - Impulse I, einem Basispotential PB überlagert. Es ist diese Signalart, die schnell abgetastet und codiert wird. Die so gebildeten Abtastwerte, oder eventuell ein 1/n-ter Teil von ihnen, wenn dies genügt, werden verarbeitet, um ein Histogramm zu erstellen. Dieses hat im allgemeinen das Aussehen der Figur 3. In einem solchen Histogramm sind die Amplituden als Abszisse aufgetragen und die Anzahl der Impulse einer bestimmten Amplitude wird als Ordinate aufgetragen. Es zeichnet sich dann ein deutlich ausgeprägter Peak ab, der den Abtastwerten einer Amplitude gleich dem Basispotential entspricht. Die Abszisse dieses Peaks liefert unmittelbar das Basispotential.
• Wenn die Vorrichtung mehrere Verarbeitungsxanäle umfaßt, was häufig der Fall ist bei den Gamma-Kameras, können die Basispotential-Meßeinrichtungen MBP jedem dieser Kanäle zugeordnet werden (wie weiter unten mit Bezug auf die Figur 6 erläutert). Sie können aber auch nur einmal vorhanden sein und zwischen allen Kanälen geteilt werden, wie dargestellt in Figur 4.
• In dieser Figur sieht man drei Kanäle, in denen drei Signale S1, S2 und S3 gewandelt werden durch drei Einrichtungen CAN1, CAN2 und CAN3. Die Meßeinrichtungen der drei Basispotentiale dieser drei Kanäle werden gebildet durch eine einzige MBP- Schaltung, der ein Multiplexer MPX vorausgeht und ein Demultiplexer DMPX nachfolgt. Die drei Basispotentialwerte werden nacheinander an drei Subtrahierer SS1, SS2, SS3 adressiert, zur Korrektur der drei Signale vor der Verarbeitung.
• Unabhängig davon, welche Vorrichtungvariante gewählt wird, können die Basispotential-Meßeinrichtungen unterschiedliche Formen annehmen. In Figur 3 ist eine spezielle Ausführungsart dieser Einrichtungen dargestellt, umfassend ein Adressenregister 10, verbunden mit den Analog-Digital-Wandlungseinrichtungen CAN, einem Speicher 12, von dein jede Zelle durch besagtes Register adressiert wird, eine Einrichtung 14, um den Inhalt jeder Zelle jedesmal wenn sie adressiert wird um eine Einheit zu erhöhen, einen Komparator 16 zur Bestimmung des Zeitpunkt, wo der Inhalt C von einer der Zellen einen bestimmten Maximalwert erreicht, und eine Einrichtung 18, die diverse Formen annehmen kann:
• - nach einer ersten Ausführungsart ist diese Einrichtung 18 eine Art Verriegelungsschaltung (oder "latch" in angelsächsischer Terminologie); diese Verriegelungsschaltung liest die Adresse der ersten Zelle, die den Maximalwert erreicht hat, wobei diese Adresse die Abszisse des Peaks des Histogramms liefert, also den Basispotentialwert;
• - nach einer zweiten Ausführungsart ist die Einrichtung 18 eine zentrale Verarbeitungseinheit bzw. CPU, die die Inhalte und Adressen der Zellen des Speichers lesen und die Berechnung des Schwerpunkts der betreffenden Adressen besagter Inhalte durchführen kann (ausgehend von einem durch eine Schwelle festgelegten Inhalt); die Abszisse dieses Schwerpunkts liefert wieder den Basispotentialwert.
• Man versteht infolgedessen, daß bei der Definition, die von der Erfindung gegeben wurde, der Ausdruck "Peak-Abszisse" die Abszisse des Maximums des Peaks oder die Abszisse des Schwerpunkts des Peaks bedeuten kann. Generell ist es eine Abszisse, die ermöglicht, den Peak in dem Histogramm zu lokalisieren.
• Die Figur 6 schließlich zeigt eine Anwendung der Erfindung bei der Herstellung einer Gamma-Kamera, bestimmt zur Lokalisierung von Gammastrahlung, die von einein Organ 1 eines Patienten stammt. So wie dargestellt, umfaßt diese Kamera:
• - einen Strahlungskollimator 2,
• - eine Schicht 3 aus Szintillator-Material, die durch Szintillations eine Lichtstrahlung 1 erzeugen kann,
• - Photodetektionseinrichtungen 6, angeordnet gegenüber der Szintillator-Schicht, die elektrische Signale liefern, wobei diese Einrichtungen Photomultiplikatorröhren sein können,
• - Sätze von Gewichtungswiderständen 7, die die von den Photodetektionseinrichtungen 6 gelieferten Signale empfangen und vier impulsförmige elektrische Signale x&spplus;, x&supmin;, y&spplus;, y&supmin; liefern, wobei die beiden Signale x&spplus;, x&supmin; die Lage der Szintillation s bezüglich einer ersten Achse X ausdrücken, und die beiden Signale y&spplus;, y&supmin; die Lage dieser Szintillation bezüglich einer zweiten Achse Y ausdrücken,
• - vier Verschiebungsschaltungen 32, 34, 36, 38, die die Signale x&spplus;, x&supmin;, y&spplus;, y&supmin; empfangen, und vier analoge Verschiebungsspannungen DAX&spplus;, DAX&supmin;, DAY&spplus; und DAY&supmin; , deren Bildung man weiter unten sehen wird,
• - vier schnelle Analog-Digital-Wandler 42, 44, 46, 48, die die vier Signale x&spplus;, x&supmin;, y&spplus;, y&supmin; empfangen, nach Verschiebung,
• - vier Einrichtungen zur Messung des Basispotentials bezüglich dieser vier Signale x&spplus;, x&supmin;, y&spplus;, y&supmin;, wobei diese vier Einrichtungen mit ihren Eingängen jeweils verbunden sind mit den vier Analog-Digital-Wandlern 42, 44, 46, 48 und die vier Basispotentiale PBX&spplus;, PBX&supmin;, PBY&spplus;, PBY&supmin; liefern,
• - vier Subtrahierer 62, 64, 66, 68 mit zwei Eingängen, jeweils verbunden mit dem Analog-Wandler beziehungsweise mit dem Ausgang der Basispotential-Meßeinrichtungen,
• - vier numerische Integratoren 72, 74, 76, 78, verbunden mit den vier Subtrahierern, wobei diese vier Integratoren vier gewichtete numerische Summen XN&spplus;, XN&supmin;, YN&spplus;, YN&supmin; liefern,
• - eine Rechenschaltung 90, die diese gewichteten Summen erhält und zwei Signale X und Y liefert, die die Lage der Szintillation definieren,
• - eine Anzeigeeinrichtung 120 mit Bildspeicher 110.
• Nach einer vorteilhaften Variante umfaßt die Gamma- Kamera außerdem:
• - eine fünfte Verschiebungsschaltung 40, die ein für die Energie e der Strahlung repräsentatives Signal empfängt,
• - einen fünften Analog-Digital-Wandler 50,
• - eine fünfte Einrichtung zur Messung des Basispotentials bezüglich des Fnergiesignals e,
• - einen fünften Subtrahierer 70 mit einem ersten Eingang, verbunden mit der fünften Einrichtung 50, die das Energiesignal liefert, und einem zweiten Eingang, verbunden mit der fünften Einrichtung 60 zur Messung des Basispotentials,
• - eine Schaltung 71 zur Detektion des Maximums des durch den fünften Subtrahierer gelieferten Signals, wobei diese Schaltung ein Freigabesignal I aller Integratoren 72, 74, 76, 78 liefert,
• - einem fünften numerischen Integrator 80, ebenfalls freigegeben durch die vorhergehende Schaltung 71, der ein Signal EN liefert, das als Freigabesignal V der Recheneinrichtungen 90 genommen wird.
• Die Verschiebungsschaltungen 32, 34, 36, 38 und 40 werden jeweils versorgt mit analogen Spannungen DAx&spplus;, DAx&supmin;, DAy&spplus;, DAy&supmin; und DAe, geliefert durch die Einrichtungen 100. Diese Einrichtungen umfassen eine CPU 102 mit fünf Eingängen, verbunden mit den Ausgängen der fünf Basispotentialwert-Meßeinrichtungen 52, 54, 56, 58 und 60, wobei diese Eingänge besagte Werte PBx&spplus;, PBx&supmin;, PBy&spplus;, PBy&supmin; und PBE numerisch codiert erhalten. Diese CPU 102 berechnet die Verschiebungen (oder "Offset" in angelsächsicher Terminologie), mit denen die eintreffenden Signale versehen werden müssen, um die Analog-Digital-Wandler in einen optimalen Betriebszustand zu versetzen (Genauigkeit und Dynamik). Diese Verschiebungen werden sequentiell an ein Register 104 übertragen, dann durch einen Digital-Analog-Wandler 106 in eine analoge Form gebracht und adressiert an einen Multiplexer 108 mit einem Eingang und fünf Ausgängen, jeweils verbunden mit fünf Verschiebungsschaltungen 32, 34, 36, 38 und 40 zum Anlegen der fünf analogen Verschiebungsspannungen DAx&spplus;, DAX&supmin;, DAy&spplus;, DAy&supmin; und DAe.
• Die Lagesignale X und Y können erhalten werden aus den integrierten numerischen Signalen XN&spplus;, XN&supmin;, YN&spplus;, YN&supmin; durch folgende Formeln:
• wie beschrieben in dem Dokument FR-A-2 615 959.

Claims (14)

1. Verfahren zur Detektion nuklearer Strahlung, bei dem man ein Detektionssignal bildet, das aus Spannungsimpulsen besteht, denen sich eine parasitäre, Basispotential genannte Spannung überlagert, wobei man dieses Signal abtastet, jeden Abtastwert digitalisiert und diese numerischen Abtastwerte verarbeitet, um eine Eigenschaft der detektierten nuklearen Strahlung zu bestimmen, wobei dieses Verfahren durch die Tatsache gekennzeichnet ist, daß darüber hinaus:

- man das Basispotential mißt, indem man ein Histogramm der digitalen Abtastwerte ausarbeitet, wobei diese in einer kontinuierlichen und schnellen Weise gebildet werden, und indem man in diesem Histogramm die Abszisse des ersten Aktivitätspeaks mißt, was den Wert des Basispotentials ergibt,

- man das Detektionssignal vor der Verarbeitung der Abtastwerte korrigiert, indem man von diesen den Wert des so gemessenen Basispotentials subtrahiert.

2. Gerät zur Detektion nuklearer Strahlung, welches das Verfahren von Anspruch 1 ausführt, wobei dieses Gerät Detektionseinrichtungen für eine nukleare Strahlung (DR), die ein Detektionssignal (S) liefern, das aus Spannungsimpulsen gebildet wird, denen sich eine parasitäre, Basispotential genannte Spannung überlagert, Einrichtungen zur Abtastung und Analog- Digital-Wandlung (CAN) des Detektionssignals und Einrichtungen zur Verarbeitung der Abtastwerte (TS) umfaßt, die geeignet sind, eine Eigenschaft der detektierten nuklearen Strahlung zu bestimmen, wobei dieses Gerät durch die Tatsache gekennzeichnet ist, daß es darüber hinaus umfaßt:

- Einrichtungen zur Messung des Basispotentials (MPB), die Einrichtungen, welche hinter den Einrichtungen zur Abtastung und Analog-Digital-Wandlung (CAN) angeordnet sind, um ein Histogramm der Abtastwerte auszuarbeiten, wobei diese in einer kontinuierlichen und schnellen Weise gebildet werden, und Einrichtungen umfassen, um in diesem Histogramm die Abszisse des ersten Peaks der Aktivität zu messen, was den Wert des Basispotentials ergibt,

- Einrichtungen zur Korrektur (SS), die vor den Einrichtungen zur Verarbeitung (TS) angeordnet sind, um von den zu verarbeitenden Abtastwerten den genannten Wert des Basispotentials abzuziehen.

3. Gerät zur Detektion nuklearer Strahlung nach Anspruch 2, durch die Tatsache gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtungen (DR) und die Einrichtungen zur Abtastung und Digitalisierung (CAN) mehrere parallele Kanäle umfassen, wobei die Einrichtungen zur Messung des Basispotentialwertes (MPB) auf diese Kanäle mittels Multiplex&supmin; und Demultiplex&supmin;Einrichtungen (MPX, DMPX) verteilt werden.

4. Gerät zur Detektion nuklearer Strahlung nach Anspruch 2, durch die Tatsache gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtungen (DR) und die Einrichtungen zur Abtastung und Digitalisierung (CAN) mehrere parallele Kanäle umfassen, wobei die Einrichtungen zur Messung des Basispotentialwertes (MPB) und zur Korrektur auf jedem Kanal vorgesehen sind.

5. Gerät zur Detektion nuklearer Strahlung nach Anspruch 2, durch die Tatsache gekennzeichnet, daß es ferner Einrichtungen (100) zur Analogverschiebung des detektierten Signals (S) umfaßt, wobei diese Einrichtungen (100) durch die Einrichtungen zur Messung des Basispotentials (MPB) gesteuert werden.

6. Gerät nach Anspruch 2, durch die Tatsache gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Messung des Basispotentials ein Adressenregister (10), welches mit den Einrichtungen zur Analog-Digital-Wandlung verbunden ist, einen Speicher (12), von dem jede Zelle durch genanntes Register adressiert wird, eine Einrichtung (14), um den Inhalt jeder Zelle jedesmal, wenn sie adressiert wird, um Eins zu erhöhen, eine Einrichtung (16) zur Bestimmung des Zeitpunktes, in dem der Inhalt einer der Zellen einen gegebenen Maximalwert erreicht, und eine Einrichtung (18) umfassen, um die Adresse der Zelle zu lesen, die dieses Maximum erreicht hat, wobei diese Adresse den Abszissenwert des Peaks des Histogramms liefert, also den Wert des Basispotentials.

7. Gerät nach Anspruch 2, durch die Tatsche gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Messung des Basispotentials ein Adressenregister (10), welches mit den Einrichtungen zur Analog-Digital-Wandlung verbunden ist, einen Speicher (12), von dem jede Zelle durch genanntes Register adressiert wird, eine Einrichtung (14), um den Inhalt jeder Zelle jedesmal, wenn sie adressiert wird, um Eins zu erhöhen, eine Einrichtung (16) zur Bestimmung des Zeitpunktes, in dem der Inhalt einer der Zellen einen gegebenen Maximalwert erreicht, und eine Einrichtung (18) umfassen, die geeignet ist, die Inhalte und die Adressen der Zellen des Speichers zu lesen und die Berechnung des Schwerpunktes der von genannten Inhalten betroffenen Adressen durchzuführen, wobei die Abszisse des Schwerpunktes den Wert des Basispotentials ergibt.

8. Gerät zur Detektion nuklearer Strahlung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, durch die Tatsache gekennzeichnet, daß es sich um eine Gamma-Kamera handelt, wobei die zu bestimmende Eigenschaft die räumliche Lage einer Gamma-Strahlung ist.

9. Gamma-Kamera nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß sie umfaßt:

- eine Schicht (3) von Szintillatormaterial, die geeignet ist, eine Gammastrahlung zu empfangen und durch Szintillation (s) Lichtstrahlung zu produzieren,

- Einrichtungen zur Photodetektion (6), die gegenüber der Szintillatorschicht angeordnet sind und elektrische Signale liefern,

- Sätze von Gewichtungswiderständen (7), die die von den Einrichtungen zur Photodetektion (6) gelieferten elektrischen Signale empfangen und vier impulsförmige elektrische Signale x&spplus;, x&supmin;, y&spplus;, y&supmin; liefern, wobei die beiden Signale x&spplus;, x&supmin; die Lage der Szintillation (s) gegenüber einer ersten Achse X ausdrücken und die beiden Signale y&spplus;, y&supmin; die Lage der Szintillation (s) gegenüber einer zweiten Achse Y ausdrücken,

- vier schnelle Analog-Digital-Wandler (42, 44, 46, 48), die die vier Signale x&spplus;, x&supmin;, y&spplus;, y&supmin; erhalten,

- vier Einrichtungen (52, 54, 56, 58) zur Messung des Basispotentials hinsichtlich dieser vier Signale x&spplus;, x&supmin;, y&spplus;, y&supmin;, wobei diese vier Einrichtungen ihren Eingang jeweils mit den vier Digital-Analog-Wandlern (42, 44, 46, 48) verbunden haben,

- vier Subtrahierer (62, 64, 66, 68) mit zwei Eingängen, von welchen jeweils der eine mit einem Analog-Wandler und der andere mit dem Ausgang der Einrichtungen zur Messung des Basispotentials verbunden ist,

- vier numerische Integratoren (72, 74, 76, 78), die mit den vier Subtrahierern verbunden sind, wobei diese vier numerischen Integratoren vier gewichtete numerische Summen XN&spplus;, XN&supmin;, YN&spplus;, YN&supmin; liefern,

- eine Rechenschaltung (90) für die Lage der Szintillation.

10. Gamma-Kamera nach Anspruch 9, durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie ferner eine Anzeigeeinrichtung (120) mit Bildspeicher (110) besitzt.

11. Gamma-Kamera nach Anspruch 10, durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie ferner umfaßt:

- eine fünfte Einrichtung (50), um ein die Strahlungsenergie (e) darstellendes digitales Signal e(N) zu liefern,

- eine fünfte Einrichtung (60) zur Messung des Basispotentials hinsichtlich des Energiesignals (e),

- einen fünften Subtrahierer (70), der einen ersten, mit der fünften Einrichtung (50), die das Energiesignal liefert, verbundenen Eingang und einen zweiten, mit der fünften Einrichtung (60) zur Messung des Basispotentials verbundenen Eingang besitzt,

- einen fünften numerischen Integrator (80), der mit dem fünften Subtrahierer (70) verbunden ist und ein Signal (E) liefert, das als Freigabesignal (V) für die Einrichtungen zur numerischen Berechnung (90) genommen wird.

12. Gamma-Kamera nach Anspruch 11, durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie ferner eine Schaltung (71) zur Detektion des Maximums des von dem fünften Subtrahierer gelieferten Signals umfaßt und einerseits mit einem fünften Subtrahierer und andererseits mit allen Integratoren verbunden ist, wobei diese Schaltung (71) zur Detektion des Maximums ein Freigabesignal (I) für alle Integratoren (72, 74, 76, 78, 80) liefert.

13. Gamma-Kamera nach einem der Ansprüche 8 bis 12, durch die Tatsache gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Photodetektion Photomultiplier (6) sind

14. Gamma-Kamera nach einem der Ansprüche 8 bis 13, durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie ferner einen Kollimator (2) für Gamma-Strahlung umfaßt, der vor der Schicht (3) des Szintillatormaterials angeordnet ist.