DE19853708A1 - Tomograph mit hoher Ortsauflösung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tomographen, der einen modularen und flexiblen Dreiachsentisch aufweist. Auf diesem Tisch wird ein Meßobjekt plaziert und in das Innere des Tomographen verschoben. Im Inneren des Tomographen befinden sich Detektoren, die rotationssymmetrisch und/oder rotierbar angeordnet sind. Es sind Mittel vorgesehen, die aus den mit den Detektoren gemessenen Werten ein dreidimensionales Bild rekonstruieren. Die Achse, um die die Detektoren senkrecht angeordnet sind oder um die Detektoren rotieren, ist über einen entsprechenden Mechanismus wahlweise senkrecht oder parallel zur Oberfläche des Tisches angeordnet. DOLLAR A Mit Hilfe des Tomographen sind besonders hoch ortsauflösende Messungen möglich, die die Qualität der Szintimammographie erheblich verbessern.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tomographen.

Ein Tomograph weist einen Tisch auf, auf den das zu messende Objekt, z. B. eine Ratte, eine Maus oder ein Mensch, plaziert wird. Der Tisch wird zusammen mit dem Objekt in das Innere des Tomographen hineingefahren. Im Inneren sind dann Detektoren entweder um das Objekt herum angeordnet oder Detektoren umkreisen das Objekt. Die Achse, um die die Detektoren herum angeordnet sind, bzw. die von Detektoren umkreist werden, liegt dann in der Ebene der Tischoberfläche.

Mit Hilfe der Detektoren werden zweidimensionale Auf­ nahmen aus verschiedenen Blickwinkeln gefertigt. Aus den zweidimensionalen Aufnahmen werden mit Hilfe mathe­ matischer Verfahren dreidimensionale Bilder rekonstru­ iert.

Bei einem Einzel-Photonen-Emissions-Tomographen (kurz SPECT), zum Beispiel bekannt aus "K. Jordan, Handbuch der medizinischen Radiologie, Nuklearmedizin, Teil 1B, Meßtechnik in der Emissions-Computertomographie, Seite 149-313, A. Springer Verlag, 1980", werden einem Objekt (Mensch, Tier, Prüfkörper oder auch Phantom genannt) ein radioaktiver Tracer (Radiopharmaka) injiziert, des­ sen dreidimensionale Verteilung anschließend durch die Detektoren in-vivo gemessen und schließlich mittels mehr oder weniger komplexer mathematischer Verfahren (Rekonstruktionsverfahren) berechnet wird.

Weitere Arten der Tomographie sind bekannt, so zum Bei­ spiel die Röntgen-, Kernspin- oder Positronen- Emissions-Tomographie.

Einen Spezialfall des SPECT stellt die Szintimammogra­ phie dar, bei der eine Patientin auf einen als Liege ausgestalteten Tisch gelegt und dieser in den Tomogra­ phen hineingefahren wird. Die Detektoren sind dann ro­ tationssymmetrisch um den Körper der Patientin angeord­ net.

Nachteilhaft bei der bekannten Szintimammograhpie ist, daß nicht nur aus der Brust der Frau stammende Strah­ lung von den Detektoren gemessen werden, sondern auch ein großer Anteil an Streustrahlung. Die Streustrahlung stammt insbesondere vom Herzen, von der Leber sowie vom Brustkorb (Thoraxwand). Die Streustrahlung beeinträch­ tigt die Qualität der Messung und verhindert bessere Ortsauflösung.

Bei der bekannten Szintimammograhpie befinden sich fer­ ner die Detektoren in einem relativ großen Abstand vom eigentlichen Meßobjekt, also von der Brust der Frau (Mamma). Der große Abstand der Detektoren führt zu wei­ teren Meßungenauigkeiten.

Bei einer anderen Form einer Untersuchung mit einem Einzel-Photonen-Emissions-Tomographen wird statt einer Liege für einen menschlichen Patienten ein sogenannter Dreiachsentisch vorgesehen. Mit Hilfe des Dreiachsenti­ sches werden kleinere Objekte, wie Ratten oder Mäuse, in den Tomographen hineingefahren. Die Oberfläche des Dreiachsentisches kann in drei Dimensionen bewegt wer­ den. Er wird von vorne in das Innere des Tomographen hineingeschoben, d. h. er wird von der Seite hineinge­ schoben, an der sich die Steuerelemente für den Drei­ achsentisch befinden.

Nachteilhaft erschwert sich bei der vorgenannten Posi­ tion des Dreiachsentisches (d. h. Standort vor dem To­ mographen) die exakte Ausrichtung des Objektes im Tomo­ graphen. Das Ausrichtung ist deshalb aufwendig und zei­ tintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Tomogra­ phen, bei dem höhere Ortsauflösungen, insbesondere bei der Szintimammographie im Vergleich zum Stand der Tech­ nik möglich sind.

Die Aufgabe wird durch einen Tomographen mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 gelöst. Varteilhafte Ausge­ staltungen ergeben sich aus den rückbezogenen Ansprü­ chen.

Der anspruchsgemäße Tomograph weist Detektoren auf, die rotationssymmetrisch um eine Achse (Rotationsachse) an­ geordnet sind oder die um eine solche Achse ratieren. Die Ratationsachse verläuft im Unterschied zum Stand der Technik senkrecht zur Tischoberfläche des Tomogra­ phen. Zum Beispiel kann nun ausschließlich die Brust einer Frau entlang der Rotationsachse in der Detektor­ anordnung positioniert werden. Es ist so möglich, die Detektoren sehr nahe beim eigentlichen Meßobjekt zu plazieren. Höhere Ortsauflösungen werden so im Ver­ gleich zum Stand der Technik erzielt.

In einer varteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Tisch als horizontal angeordnete Patientenliege ausgestaltet. Die Liege weist in Brusthöhe wenigstens eine Öffnung (Loch) auf, durch die wenigstens eine weibliche Brust genau positioniert werden kann. Unter­ halb des Tisches befinden sich dann die Anordnung der Detektoren. Die Rotationsachse verläuft durch das Zen­ trum der Öffnung.

Die Patientin legt sich bei der vorgenannten Ausgestal­ tung in Bauchlage auf die Patientenliege. Die Brust reicht durch die Öffnung hindurch in die Detektoranord­ nung hinein. Die Detektoren werden sehr nahe an die Brust herangefahren, wobei die Brust schwerkraftbedingt in die Detektoranordnung hineinreicht. Die optimale Ausrichtung der Brust wird so auf besonders einfache Weise sichergestellt.

Genaue ortsauflösende Messungen sind bei der vorgenann­ ten Anordnung insbesondere dann möglich, wenn nur eine Brust durch ein Loch hineinreicht. Die Detektoren kön­ nen dann sehr nahe an eine einzelne Brust herangefahren werden. Entsprechend verbesserte ortsauflösende Messun­ gen sind dann möglich.

Die Tischoberfläche schirmt ferner Strahlung ab, die vom Brustkorb oder der Leber stammt. Vorteilhaft weist die Tischoberfläche daher abschirmende Materialien wie Blei auf. Die ortsauflösende Messung wird so weiter verbessert.

Die vom Herzen stammende Strahlung verläuft bei der Szintimammographie mit dem anspruchsgemäßen Tomographen parallel zur Ratationsachse. Sie gelangt daher nicht oder nur in einem geringen Umfang in die Detektoren, da diese senkrecht zur Rotationsachse ausgerichtet sind.

Störende Strahlung aus umliegenden Körperregionen der Brust (insbesondere des Herzens, der Lunge und der Tho­ raxwand) werden in einer weiter verbesserten Ausgestal­ tung der Erfindung zusätzlich eliminiert, indem sich vor dem oder den Detektoren Parallellochkollimatoren befinden. Es werden dann im wesentlichen nur Photonen registriert, die senkrecht zur Rotationsachse verlau­ fen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er­ findung ist die Detektoranordnung klappbar zum Beispiel durch ein Scharnier befestigt. Die Detektoranordnung kann um 90° Winkel zwischen zwei Stellungen hin und her geklappt werden. So ist es möglich, zwischen einer Nor­ malstellung, die vom eingangs genannten Stand der Tech­ nik her bekannt ist, und einer Stellung für die erfin­ dungsgemäße Szintimammographie hin und her zu klappen. Dies ermöglicht den universellen Einsatz eines Tomo­ graphen für unterschiedliche Anwendungsfälle.

Die Detektoren können bei der vorgenannten Ausführungs­ form, wie vom Stand der Technik her bekannt, radial be­ wegt und so der Abstand zwischen Objekt und Detektoren minimiert werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung befindet sich ein Dreiachsentisch an der Hinterseite des Tomo­ graphen, also entgegengesetzt zu der Seite, an der die Steuerelemente für den Dreiachsentisch angebracht sind. Bei einer Tiermessung wird nun der Dreiachsentisch von hinten in das Innere des Tomographen hineingeschoben. Von vorne wird das Objekt, also eine Ratte oder eine Maus, auf die Tischplatte des Dreiachsentisches gelegt.

Anschließend wird das Objekt mittels der Steuerelemente in die gewünschte Position gefahren. Der Dreiachsen­ tisch stört dabei nicht die Beobachtung. Vergleichswei­ se schnelle und einfache Positionierungen sind so mög­ lich. Hier erweist sich die flexible und modulare Bau­ weise des Tomographen als besonders vorteilhaft.

Die anspruchsgemäße Vorrichtung kann insbesondere für die Einzel-Photonen-Emissions-Computer-Tomographie (SPECT) oder für die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) verwendet werden.

Ausführungsbeispiel Fig. 1

In den Fig. 1a und 1b ist die Rotationseinheit in Varderansicht beziehungsweise in Seitenansicht darge­ stellt.

Fig. 1a zeigt die Anordnung dreier SPECT-Detektoren, die um die Ratationsachse auf Linearantrieben positio­ niert sind. Sie bewirken die radiale Bewegungsfreiheit der Detektoren.

Die Rotationseinheit ist so ausgelegt, daß sie eine flexible Anzahl von 1 bis 8 Detektoren zuläßt. Bei Ver­ zicht der radialen Bewegungsfreiheit ist es möglich, einen Ring aus kleinen Detektoren um die Rotationsachse symmetrisch zu plazieren.

Fig. 1b stellt die Rotationseinheit in Seitenansicht dar. Die in ihr gezeigten Querverstrebungen sind paral­ lel zur Rotationsachse (Horizontale im Bild) verschieb­ bar, so daß Detektoren unterschiedlicher Größen inte­ griert werden können. Diese Flexibilität ermöglicht ei­ nen möglichst geringen Abstand der Detektoren vom Brustkorb der Frau bei der Szintimammographie.

Fig. 2

In der Fig. 2 ist das Zentralmodul der SPECT-Mechanik wiedergegeben. Die Figur veranschaulicht das mögliche Umklappen (kippbar bis zu 90°) zwischen einer Normal­ stellung und der anspruchsgemäßen Stellung der Rotati­ onsachse. Ferner kann die Höhe verstellt werden (Hub).

Fig. 3

In der Fig. 3 wird ein modularer Aufbau der beschrie­ benen SPECT-Mechanik verdeutlicht. An das Zentralmodul aus Fig. 2 wird von hinten über eine Zustelleinheit ein 3-Achsen-Tisch angebracht, der einen Meßtisch für Tier- und Prüfkörper präzise verfährt.

Die Verbindung zwischen Zentralmodul und Zustelleinheit ist so beschaffen, daß sie je nach Bedarf einfach fi­ xiert und gelöst werden kann.

Fig. 4

Die flexible und modulare Bauweise der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung kommt insbesondere der zintimammogra­ phischen Aufnahmetechnik zugute, wie sie in Fig. 4 skizziert ist.

Die Rotationsachse ist nun um 90° zur üblichen Aufnah­ metechnik in die Vertikale gekippt. Die in Fig. 3 ge­ zeigte Zustelleinheit wurde entkoppelt und durch eine Patientenliege ersetzt. Man stellt sich die zu diagno­ stizierende Patientin auf der Liege in Bauchlage so vor, daß genau eine Brust durch eine Öffnung (Ausspa­ rung) im Untersuchungstisch (Patientenliege) in den To­ mographen hineinragt.

Claims (5)

1. Tomograph

• - mit einem fahrbaren Tisch, auf den das Meßobjekt Plaziert wird,
• - mit Detektoren, die rotationssymmetrisch oder ro­ tierbar im Inneren des Tomographen angeordnet sind,
• - mit Mitteln, die aus den mit den Detektoren gemes­ senen Werten ein dreidimensionales Bild rekonstruie­ ren, dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Achse, um die die Detektoren senkrecht ange­ ordnet sind oder um die Detektoren rotieren, im we­ sentlichen senkrecht zur Oberfläche des Tisches an­ geordnet ist.

2. Tomograph nach varhergehendem Anspruch, bei dem der Tisch eine horizontal angeordnete Patientenliege ist, die in Brusthöhe einer Frau wenigstens eine Öffnung aufweist, durch die die Brust einer auf der Patientenliege befindlichen Frau hindurchgeschaben werden kann und bei der die Detektoren unterhalb des Tisches so angeordnet sind, daß eine durch die Öff­ nung hindurchgeschobene Brust das zu vermessende Ob­ jekt bildet.

3. Tomograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Detektoren mit Parallelloch-Kollimatoren versehen sind.

4. Tomograph nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Anordnung der Detektoren klappbar befe­ stigt ist, so daß die Anordnung der Detektoren um 90° in eine Normalstellung geklappt werden kann.

5. Tomograph nach Anspruch 1, bei der der Tisch ein Dreiachsentisch ist, der an der Hinterseite des To­ mographen angeordnet ist.