Klasse Q 01 t l/20.( G 01 *b 1/16 d),

Transcriptie

1 Prijs ƒ 3,- OCTRÖÖÏRAAD Ter inzage gelegde Octrooiaanvrage Nr, 7 2 I , NEDERLAND Klasse Q 01 t l/20.( G 01 *b 1/16 d), Int. Cl, G 01 t 1/20. ' Indieningsdatum; 31 augustus 1972, Datum van terinzagelegging: 5 maart 1973» 24 uur. De hierna volgende tekstis een afdruk van de beschrijving met conclusie(s), zoals deze op bovengenoemde datum werd ingediend, alsmede van de ter vervanging van de oorspronkelijk ingediende voorlopige tekening(en) nagezonden reglementaire tekening(en). Aanvrager: Henry Edgar Stuart Channon te Loughton, Essex, John Cornelius William Crawley te Welwyn Garden City, Hertfordshire en Alexander Davidson McWilliam te Broadstairs, Xent, Groot-Brittann Gemachtigde: Octrooibureau Los en Stigter (ir, N.A. Stigter e.a.) Ingeroepen recht van voorrang: 1 september 1971, Groot-Brittanni'é, ïïo /71 Korte aanduiding: Sointillatie-orgaan, werkwijze voor het vervaardigen daarvan, alsmede werkwijze en inrichting voor het aftasten met behulp van een dergelijk orgaan 33 uitvinding heeft betrekking op een scintillatle-orgaan voor h t aftasten van ^adlo^iaotopen In een levend lichaam of een levenloos voorwerp, op een werkwijze voor het vervaardigen van dit sointillatie-orgaan, alsmede op een aftastinrichting met een derge- 5 lijk sointillatie-orgaan en op een werkwijze voor het aftasten van een lichaam of voorwerp met behulp van dit sointillatie-orgaan. Er bestaan twee algemeen toegepaste methoden voor het aftasten van radio-isotopen in het menselijk lichaam. Bij de eerste method wordt een klein scintillatiekristal met behulp van laechani- 10 sche middelen in de dwarsrichting en in de lengterichting van het lichaam verplaatst op zodanige wijze, dat de gewenste zone wordt 'iö afgetast, waarbij~in het kristal optredende scintillaties elektrisch worden opgenomen sn vervolgens worden gereproduceerd, zodat een af»

2 beelding van. de afgetaste zone wordt verkregen. Bij de tweede methode gebruikt men een groot kristal, dat niet wordt verplaatst, maar dat elektronisch, wordt afgetast, waarbij de in het kristal optredende scintillaties weer tijdens de aftasting worden opgenomen om een afbeelding van de afgetaste zone te -verkrijgen. De eerste methode heeft het nadeel, dat de aftasting te lang duurt; hierdoor is de methode ongeschikt voor bepaalde onderzoekingen, bijvoorbeeld voor het bepalen van de plaats van de placenta tijdens een zwangerschap. De tweede methode heeft het nadeel, dat een zeer kostbare apparatuur nodig is. Men heeft ook voorgesteld, de aftasting in de dwarsrichting elektronisch en in de lengterichting mechanisch te doen plaatsvinden. Yoor dit doel gebruikt men een langgerekt scintillatiekristal, dat tijdens het gebruik in de breedterichting van het lichaam van de patiënt wordt geplaatst. Dergelijke lange kristallen kunnen echter moeilijk worden gekweekt. Bovendien is de demping van het door de sclntillatie opgewekte licht in de lengterichting van het kristal onbepaald. De uitvinding heeft ten doel, de genoemde nadelen op te heffen. Tolgens de uitvinding wordt gebruik gemaakt van een langgerekt scintillatlö-orgaan, dat Is opgebouwd uit een aantal afzonderlijke, tegen elkaar geplaatste kristallen, die in de grensvlakken optisch met elkaar gekoppeld zijn. Se kristallen zijn bij voorkeur onderling gelijk en met een vierkante doorsnede uitgevoerd, waarbij de dikte aanmerkelijk kleiner is ddn de afmetingen van de zijden van het vierkant. Het Materiaal, waarmee de kristallen optisch met elkaar worden gekoppeld, is bij voorkeur een thixotropisch smeermiddel. De aftastinrichting volgens de uitvinding bevat een scintillatie-orgaan met de boven beschreven constructie, waarbij aan elk van de uiteinden van dit scintillatie-orgaan een fotovermenigvuldiger is aangebracht voor hst opvangen van het licht, dat aan deze uiteinden optreedt ten gevolge van de scintillatie in de kritallen,

3 en waarbij de -uitgangssignalen van de fotovermenigvuldigers worden toegevoerd aan een verwerkingscircuit,.ten einde een afbeelding van de afgetaste zone-te verkrijgen, Be uitvinding omvat tevens sen werkwijze voor het vervaardigen van het genoemde scintillatie-orgaan» waarbij het smeermiddel in de vorm van een pasta of vloeistof wordt aangebracht op ten minste één van elk paar vlakken, waarmee de kristallen tegen elkaar worden geplaatst, voordat de kristallen in de gewenste positie worden gebracht. Be genoemde vlakken worden bij voorkeur met fijn schuurpapier behandeld en vervolgens in alcohol gepolijst. Bij de werkwijze volgens de uitvinding voor het aftasten van een lichaam wordt dit lichaam in de lengterichting van de kristalstapel elektronisch afgetast» terwijl het lichaam door mechanische middelen wordt verplaatst 'in een richting, die loodrecht op de lengterichting van de kristalstapel staat, waarbij de uitgangssignalen van aan de einden van de kristalstapel aangebrachte fotovermenigvuldigers worden gebruikt om een afbeelding van de afgetaste zone te vervaardigen. De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld is weergegeven. Fig. 1 toont in perspectief een scintillatie-orgaan volgens de uitvinding. Pig. 2 txnfc een doorsnede volgens de lijn II-II in fig. 1. Pig. 3 toont een doorsnede volgens de lijn III-III in fig. 2. 'Pig. 4 toont schematisch een aftastinrichting, waarbij het sointillatie-orgaan volgens de fig. 1-3 wordt toegepast. Uit de tekening blijkt, dat het scintillatie-orgaan een langgerekte vorm heeft. Het orgaan is opgebouwd uit een aantal optische kristallen 10 (zie de fig. 2 en j), die een vierkante doorsnede lu-ll-en en' die tegen elkaar zijn geplaatst, zodat zij tezamen een langgerekt optisch kristal vormen. Op de grensvlakken tussen ie kristallen is een materiaal aangebracht, waardoor de kristallen optisch met' elkaar zijn gekoppeld. Bij het beschreven uitvoerings

4 voorbeeld Ib dit materiaal een thixotropische pasta. Bij proefnemingen werd gebruik gemaakt van kristallen, waarvan de zijden van de doorsnede, een lengte van 5 cm hadden, waarvan de dikte 1,25 cm bedroeg. Bij toepassing van 30 van deze kristallen verkrijgt men een totale léngte van 37»5 cm, die voldoende is om de maximale breedte van een gemiddeld menselijk lichaam te overspannen. Desgewenst kan men ook meer of minder kristallen toepassen, maar het verkrijgen van de optische koppeling tussen de kristallen is vrij moeilijk, en zodat de vervaardiging van het orgaan moeilijker wordt naarmate het aantal kristallen groter wordt gekozen. De door de kristallen 10 gevormde stapel bevindt zich in een bak 14 van aluminium, die een ïï-vormige doorsnede heeft. De bak 14, die als reflector werkt, bevat een F-vormige pakking 12, die uit Mylar is vervaardigd. De bak is aangebracht in een huis 16. Aan elk van de uiteinden van de door de kristallen 10 gevormde stapel is optisch venster 18 aangebracht. Deze vensters worden op de juiste plaats gehouden door middel van eindstukken 20, die op het huis 16 ; zijn geschroefd. Elk van de eindstukken 20 is voorzien van een opening 22, waarin tevens een fotovermenigvuldiger 24 is zoals in fig. 2 met stippellijnen is weergegeven. aangebracht, De bak 12 is aan de bovenzijde afgesloten door een uit aluminium vervaardigde vensterplaat 26, dis eveneens door de eindstukken 20 wosdt vastgehouden. ïuasen de vensterplaat 26 en de kristallen zijn een Mylar-foelie en een laag van neopreen-rubber aangebracht, welke lagen echter in dé tekening niet zijn weergegeven. Hoekprofxelen 28 voxden toegepast om. de plaat 26 in de juiste te houden. stand Het samenstel wordt ten slotte afgesloten door middel van een geschikts afsluitmassa, bijvoorbeeld de die bekend is onder de naam "Silastoseal". siliconrubberverbinding, Wanneer het samenstel wordt gebruikt om een menselijk lichaam of t,3n bepaald orgaan van dit lichaam af te tasten, zoals in i fig. 4 is weergegeven, wordt op de vensterplaat 26 een uit lood vervaardigde collimator J0 aangebracht, waarna het samenstel, dat fig. 4 niet 32 is aangeduid, tezamen met de collimator onder een in een

5 "drager 34 wordt geplaatst» waarop het lichaam is aangebracht, zodanig dat het samenstel zich in de dwarsriehting van het lichaam van de patiënt uitstrekt. Het lichaam wordt in de lengterichting van het scintillatie-orgaan elektronisch afgetast door middel van een boven het lichaam aangebrachte aftastkop 36 en wordt tevens met behulp van mechanische middelen in de lengterichting verplaatst? zoals met de pijl 38 is aangeduid, zodat het gehele lichaam, respectievelijk het gehele orgaan wordt afgetast. Scintillatie-effecten, die in de kristallen optreden, veroorzaken uitgangssignalen van de fotovermenigvuldigers 24» die overeenkomen met de posities van de scintillatie-effecten in de lengterichting van het scintillatie-orgaan. Deze elektrische signalen worden toegevoerd aan een verwerkingsapparaat 40, ten einde een afbeelding van de afgetaste zone te vervaardigen. Bij voorkeur worden twéé scintillatie-organen toegepast, die respectievelijk boven en onder het lichaam borden geplaatst, waardoor een gemiddelde wordt verkregen. Het zal duidelijk zijn, dat het sointillatie-orgaan volgens de uitvinding ook kan worden gebruikt voor het aftasten van levenloze voorwerpen, bijvoorbeeld pijpsecties of pijpiassen. Ten gevolge van het feit, dat een aantal optische kristallen 10 worden toegepast, dfe in de grensvlakken optisch met elkaar gekoppeld zijn, kan de demping van het licht, dat door elke fotovermenigvuldiger 24 wordt opgevangen» met een vrij grote nauwkeurigheid worden voorspeld, zodat een reproduceerbaar resultaat wordt verkregen bij hst optreden van elk scintillatie-effect. Bij het optreden van een scintillatie in één van de kristallen 10 is de intensiteit van het door elke fotovermenigvuldiger opgevangen licht volgens een inverse kwadratische funetie afhankelijk van de afstand, die het licht in de kristalstapel heeft afgelegd. Ten gevolge van de inwendige reflectie wordt op deze functie echter g-sa niet-liheaire bijdrage gesuperponeerd, die zeer moeilijk te berekenen is; voor dit doel most men een rekenapparaat toepassen en enige willekeurige grenscondities invoeren. Door de toepassing van een aantal kristallen 10 verkrijgt men echter een filterserie,

6 waarbij in elk grensvlak tussen twee kristallen een instelbare demping van het licht optreedt. Be intensiteit van het door de fotovermenigvuldigers opgevangen licht is derhalve niét alleen afhankelijk van de genoemde inverse.-^kwadratische functie, maar ook van het aantal grensvlakken, dat de fotonen moeten passeren om de fotovermenigvuldiger te bereiken. Wanneer men aanneemt, dat de door de inwendige reflëctie veroorzaakte complicatie door de toepassing van een aantal kristallen wordt opgeheven, welke aanname redelijk moet worden geacht, verloopt de demping van het licht exponentieel, waarbij de demping evenredig is. met hét aantal grensvlakken en met de effectieve lichtoverdracht in elk grensvlak. Hierbij is aangenomen, dat de éffeotieve overdracht in alle grensvlakken gelijk is. Het beschreven samenstel-vertoont een reproduceerbare deapingskromme, waarbij goede resultaten zijn verkregen bij de aftasting van de IÖVÖS? van. een patiënt. De in het samenstel opgenomen reflector 14 kan desgewenst worden weggelaten, waardoor een sterkere positieve demping wordt verkregen, wanneer het effect van de reflectie een aanmerkelijke waarde heeft. Be afsluiting van het samenstel door middel van de genoemde afdichtingsmassa geschiedt,^'omdat natriumjodide-kristallen worden gebruikt, diö sterk hygroscopiöch-zijn en derhalve tegen waterdamp moeten worden beschermd. Hét scintillatie-orgaan Volgens de uitvinding heeft het voordeel, dat een lichaam of een ge-wenst orgaan van dit lichaam met een grote snelheid kan worden afgetast, hetgeen voor mechanische toepassingen zeer belangrijk is. Voordat de kristalstapel wordt samengesteld, worden de kristallen op bekende wijze in een vacuüm gedroogd en vervolgens in een droge doos geplaatst. Dê oppervlakken van dë kristallen worden met fijn schuurpapier behandêld;én vervolgens in alcohol gepolijst. Ten einde de optische koppeling teweeg te brengen, wordt op één var\ de oppervlakken, dié tezamen dé grenslaag vormeris een kleine hoeveelheid van het thixotropisohe smeermiddel aangebracht, waarna de beide oppervlakken met de hand laags elkaar worden geschoven, totdat

7 «7 - tussen de oppervlakken een gelijkmatige laag ia gevormd, die vrij is van luchtbellen. Dit proces wordt herhaald, totdat de stapel is voltooid. 1 * / t 72 1 i 89 7

8 COETCLÏÏSIBS 1. Langgerekt scintillatie-orgaan» met h e t k e n - m e r k, dat het is opgebouwd uit een aantal afzonderlijke tegen elkaar geplaatste kristallen, waarbij in de grensvlakken een materiaal is opgenomen, dat een optische koppeling tussen de kristallen teweegbrengt. 2. Scintillatie-orgaan volgens conclusie 1, met h e t k e n m e r k, dat het materiaal, dat de optische koppeling teweegbrengt, een thixotropische pasta is. 3. Scintillatie-orgaanr volgens conclusie 1 of 2, met het k e n m e r k, dat de kristallen een vierkante doorsnede hebben, waarbij de dikte aanmerkelijk kleiner is dan de zijde van de doorsnede. 4. Scintillatie-orgaan volgens conclusie 1, 2 of 3, met h e t k e n m e r k, dat de kristallen zijn aangebracht in een ïï-vormige bak-van aluminium. 5. Sciiitillatie-orgaan volgens conclusie 4, met h e t k e n m e r k, dat de bak van aluminium is aangebracht in. een U-vormig huis! 6» Scihtillatle-orgaan volgens conclusie 4 of 5, me t h e t k 0 xi w e r k, dat aan elk van de uiteinden van de kristalsuapei ööii eij-eiööh -venster ia aangebracht. 7. Scintillatie-orgaan volgens conclusie 6, met h e t k e n m e r k, dat aan elk van de uiteinden van de kristalstapel een eindstuk is aangebracht, dat het optische venster op de juiste plaats houdt en dat van een tegenover dit venster gelegen opening is voorzien. 8. Scintillatie-orgaan volgens één der conclusies 4 tot en met 7, m - t h e t k e n m e r k, dat de bak van aluminium is afgesloten door een eveneens uit aluminium vervaardigde venster- * plaat, die de kristallen bedekt. 9. Aftastinrichting, voorzien van een scintillatie-orgaan

9 j... jr. volgens één der voorgaande conclusies, met h e t 'jk e a IE É r K dat aan elk van de uiteinden van de kristalstapel een fotovermenigvuldiger is aangebracht voor het opvangen van het aan deze ten gevolge van scintillatie-effeoten optredende licht, uiteinden waarbij de 5 uitgangssignalen van de fotovermenigvuldigers worden toegevoerd aan een verwerkingscircuit, dat een afbeelding van de afgetaste zone vervaardigt. 10. Werkwijze voor het vervaardigen van een sointillatietor-,gaan volgens één der conclusies 1 tot en met 8, met h e t f verkrijgen van een optische koppeling in de vorm van vloeistof wordt aangebracht, voordat de kristalleh den geplaatst. te^en ' f tfc - 91 j lastaj qf 10 k e n m e r k, dat op ten minste één van de vlakken, die ihet giens-! i vlak tussen twee naburige kristallen bepalen, een materiaal voor het llkaar{wor Werkwijze volgens conclusie 10, ;m e t h ejjj t jjjb. e n; < m e r k, dat het genoemde materiaal wordt verdeeld doorjde beide 'f! kristalvlakken langs elkaar te schuiven. I jd f '1-! 12. Werkwijze volgens conclusie 11, met h e t k e n - : : i 'ï m e r k, dat de genoemde vlakken tevoren met fijn schuurpapier 20 worden bewerlcf en in alcohol worden gepolijst. 13» VejjLijze volgens conclusie 12» m e t, ; h ej t If; e n l P - m e r k, dat de kristallen in vacuüm worden gedroogd en jiin eenf. droge doos worden geplaatst, voordat de vlakken safet s'ohuulrpapieè worden bewerkt. y C ( 25 H«Werkwijae voos* het aftasten van een levend of levenloos.5 ' lichaam met behulp van een sointillatie-orgaan volgens één der conclusies 1 tot en met 8, met h e t k e n m e r k dat het lichaam in de lengterichting van het scintillatie-orgaan elektronisch wordt afgetast, waarbij het lichaam in een richting, dwars op de 30 lengterichting van het scintillatie-orgaan wordt verplaatst, ter-. * wijl de elektrische /uitgangssignalen van de aan de uiteinden van de kristalstapel, scintillatie-effecten worden teweeggebracht, afbeelding van de afgetaste zone te è 3 7 fotovermenigvuldigers die tijdens de aftasting door vervaardigen. worden gebruikt, om een

10 ZTv ; O / /C*f *. 27

11 s F i g