DE2255465A1

DE2255465A1 - Kollimator zum kollimieren radioaktiver strahlen

Info

Publication number: DE2255465A1
Application number: DE19722255465
Authority: DE
Inventors: Toyoaki Itoh
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1971-11-13
Filing date: 1972-11-13
Publication date: 1973-05-17
Also published as: IT973525B; FR2159524A1; NL7215069A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dr. R. Koenlgsberger - Dlpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumstein Jun.

PATENTANWÄLTE

TELEFON: SAMMEL-NR. 22S341

TELEX 529979

TELEGRAMME: ZUMPAT POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139

BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

8 MÜNCHEN 2,

BRÄUHAUSSTRASSE 4/III

3/Di 47P489-3

!DOKYO SHIBAURA ELECTRIC CO.,LTD.,Kawasaki,

Japan

Kollimator zum Kollimieren radioaktiver Strahlen

Die Erfindung betrifft einen Kollimator zum Kollimieren radioaktiver Strahlen, wie )f~-Strahlen, und ein Verfahren zu seiner Herstellung. , ,

Zur Diagnose eines Patienten wird gewöhnlich mit einer Scintillationskamera die Strahlungsenergieverteilung von radioaktiven Substanzen gemessen, die sich an dem kranken Körperteil, des Patienten angesammelt haben. In einem solchen Pail ist ein Kollimator zwischen dem Patentienten und der Scintillationskamera angeordnet, um die von dem kranken Körperteil ausgehenden $·-Strata.-· len zu kollidieren . und sie auf die Kamera zu richten.

Ein solcher Kollimator umfaßt gewöhnlich einen Bleiblock, der mit einer Vielzahl von parallelen Durchbohrungen versehen ist und

309820/0812

durch Gießen von schmelzflussigem Blei in eine Form oder indem ein dicker Bleiblock mit einem Bohrer durchbohrt wird, hergestellt wird. Jedoch ist es bei diesen nach diesen bekannten Verfahren hergestellten Kollimatoren unmöglich, den Durchmesser der Durchbohrungen und die Wandstärke zwischen benachbarten Durchbohrungen unter bestimmte Grenzen herabzusetzen. Wenn der Durchmesser der Durchbohrungen verringert wird, steigen darüberhinaus die Schwierigkeit beim Bohren dieser Durchbohrungen und die zur Durchführung dieser Arbeit erforderliche Zeit.

Obwohl die bekannten Kollimatoren relativ große Durchbohrungen und eine große Wandstärke zwischen benachbarten Durchbohrungen aufweisen, können sie dann zufriedenstellend verwandt werden,wenn eine radioaktive Substanz mit einer relativ hohen Energie und einer relativ großen Halbwertzeit, wie z.B. J benutzt wird.

131 Seit kurzem wird jedoch anstelle von J , das eine nachteilige Wirkung auf den menschlichen Körper hat, Technetium (Tc 99) mit einer kurzen Halbwertzeit von 6 Std. und einer relativ hohen Energie verwandt, so daß der bekannte Kollimator infolge seiner geringen Empfindlichkeit und seines geringen Auflösungsvermögens praktisch nicht verwandt werden kann. Aus diesem Grunde ist es äußeret wünschenswert, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Kollimatoren mit Durchbohrungen kleinen Durchmessers und mit geringer Wandstärke zwischen benachbarten Durchbohrungen zu entwickeln.

Dementsprechend ist es das Ziel der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen solcher Kollimatoren zu entwickeln und einen Kollimator zum Kollimieren radioaktiver Strahlen zu liefern, der ein effektives Gesichtsfeld mit einer bestimmten Gestalt aufweist.

Der erfindungsgemäße Kollimator zum Kollimieren radioaktiver Strahlen umfaßt einen Stapel aus einer Vielzahl geriffelter Me-

309820/0812

tallplatten, die mit' gleicher Tiefe geriffelt und so aufeinander gestapelt sind, daß die unteren Abschnitte der Riffelung einer Metallplatte mit den oberen Abschnitten der Riffelung der benachbarten Metallplatte in Berührung stehen, wodurch eine Yielzahl von parallelen Öffnungen als Durchlaß für die radioaktiven Strahlen zwischen,aneinandergrenzenden geriffelten Metallplatten gebildet werden, und Einrichtungen, die aneinandergrenzetiden, geriffelten Metallplatten an den Berührungsabschnitten zusammen zu heften.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Kollimators zum Kollimieren radioaktiver Strahlen werden Metallplatten mit gleicher Tiefe geriffelt, und diese Metallplatten werden aufeinander mit den unteren Abschnitten der Riffelung einer Metallplatte in Berührung mit den oberen Abschnitten der Riffelung "einer benachbarten Metallplatte übereinandergestapelt, wodurch eine Vielzahl von parallelen Öffnungen als Durchgang für die radioaktiven Strahlen zwischen benachbarten, geriffelten Metallplatten ausgebildet wird» ' " ,

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung eine beispielsweise bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwandten Riffelvorrichtung;

Fig. 2 ist eine vergrößerte Seitenansicht der Riffelwalzen der in Pig. 1 gezeigten Torrichtung;

Pig. 3 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer geänderten Riffelvorrichtung;

Pig. 4 zeigt in einer vergrößerten perspektivischen Ansicht eine mit der in Pig. 1 oder 3 gezeigten Vorrichtung hergestellte geriffelte Platte; '

Pig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines mit Hilfe des

erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Kollimators*;

3 09820/0812

Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines geänderten Kollimators; und

Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Verbesserung des in Fig. 6 gezeigten Kollimators.

Ein Verfahrensschritt des erfindungegemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kollimators besteht darin, daß eine Metallplatte, z.B. eine dünne Bleiplatte, geriffelt wird, um Querriff elungen auszubilden. Fig. 1 zeigt ein Beispiel für eine RiffeIvorrichtung 10, die ein Paar Riffe!walzen 12 und 13 und eine Antriebsvorrichtung, z.B. einen Elektromotor 14, umfaßt, um eine Walze 13 über einen Riemen 15 und eine Riemenscheibe anzutreiben. Die Achsen der Riffelwalzen 13 und 14 sind in auf einer Grundplatte angebrachten Böcken 16 gelagert.

Wie in Fig. 2 gezeigt wird, sind die Walzen 13 und 14 mit Zähnen 17 und 18 der gleichen Tiefe ausgebildet, die sich in die axiale Richtung der Achsen der Walzen erstrecken. Jeder Zahn weist die Querschnittsgestalt eines gleichseitigen Trapezes, d.h. eine Hälfte eines Sechsecks, auf. Wenn eine Platte 11 zwischen die Walzen 12 und 13 zugeführt wird, wird sie durch die Zähne 17 und 18 geriffelt, so daß eine geriffelte Platte 19, wie sie in Fig. 2 gezeigt WLrd, gebildet wird. Die Gestalt der Zähne 17 und 18 und der Spielraum zwischen den Walzen 12 und 13 sind so gewählt, daß die Stärke der oberen Wand 20a und der unteren Wand 20b jeder Riffelung halb so groß wie die der geneigten Seitenwand 21, wie in Fig. 4 gezeigt, sind.

Bei einer geänderten, in Fig. 3 gezeigten Riffelvorrichtung ist ein Paar von Riffelwalzen 31 und 32 mit ineinandergreifenden, umlaufenden Rippen 33 und 34 versehen, die dieselbe Querschnittsgestalt wie die Zähne 17 und 18 aufweisen. Diese Vorrichtung bildet Riffelungen in der Längsriohtung der Seiten.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist. wird ein Kollimator 40 dadurch zusam-

3098^0/0 812

mengesetzt, daß eine Anzahl von geriffelten Bleiplatten 19 aufeinander gestapelt wird, die durch die in Fig/ 1 oder Pig. 5 dargestellte Vorrichtung hergestellt ist, wobei die Oberfläche der oberen Wand 20a und die Unterfläche der unteren Wand 20h aneinandergrenzender Platten miteinander in Berührung stehen, wodurch hexagonale Öffnungen 41 gebildet werden. Die geriffelten Platten habe eine bestimmte Breite, die der Breite des herzustellenden Kollimators entspricht» Die geriffelten Platten werden dadurch fest aneinander geheftet,,daß ein geeignetes Klebemittel, z.B. o^-Cyanoacrylat zwischen einigo oder sämtliche obere und untere Wände gebracht wird. Während des Klebevorgangs wird ein geeigneter Druck auf die Riffelung gelegt. Durch die in Pig, 6 gezeigte Verwendung Von Lagestiften 60 mit ■kreisförmigem Querschnitt ist es möglich, die oberen und unteren Wände 20a und 20b während der Zusammensetzung des Kollimators genau auszurichten. Im einzelnen werden die Lagestifte 60 in den Tälern 61 an beiden Enden einer geriffelten Platte 19 angeordnet, wobei etwa die Hälfte jedes Stiftes vom (Dal nach oben hervorragt, Dann wird eine andere Platte 19 so auf der ersten Platte angeordnet, daß sie die hervorragende Hälfte jedes Stiftes in einem nach unten gerichteten Tal 61 aufnimmt. Ein Stapeli©n geriffelten Platten wird dadurch erstellt, daß das oben beschriebene Verfahren wiederholt wird, und die geriffelten Platten werden dadurch aneinander geheftet, daß ein geeignetes Klebemittel oder ein schmelzflüssiges Lötmittel in die Spalte um die Lagersbifte 16 eingefüllt wird,, während ein Druck über die Riffelung .-gelegt wird. Die Bindekraft kann dadurch vergrößert werden, daß das Klebemittel zwischen die sich berührenden oberen un^ unteren Wände der Riffelungen eingefüllt wird.

TJm ein effektives Gesichtsfeld 70 in dem iamellenartigen Kollimator zu begrenzen, der auf die oben beschriebene Weise hergestellt wurde, werden Abschirmstäbe 72 in die Öffnungen 41 außerhalb des effektiven Gesichtsfeldes eingeführt, und an den Öffnun-

309820/0812

gen dadurch befestigt, daß ein geeignetes Klebemittel, wie in Fig. 7 gezeigt, eingefüllt wird. Die Querschnittagestalt der Abschirmstäbe kann hexagonal, quadratisch, kreisrund oder von irgendeiner anderen Gestalt sein. Um die Abschirmwirkung gegenüber radioaktiven Strahlen zu erhöhen, werden diese Stäbe aus Wolfram, Blei oder Kupfer hergestellt, wohingegen sie dann, wenn der Abschirmeffekt nicht so hoch sein muß, aus anderen Materialien hergestellt sein können.

Selbstverständlich ist die Querschnittsgestalt der Öffnungen des Kollimators zum Durchlassen der Strahlen nicht auf die hexagonale Gestalt begrenzt. Vielmehr kann irgendeine andere Gestalt, wie z.B. eine rechteckige oder kreisförmige, verwandt weruen. Öffnungen mit solchen unterschiedlichen Konfigurationen können leicht dadurch gebildet werden, daß die Querschnittsgestalt der Zähne oder Rippen der Riffelwalzen geändert v/erden, so daß dann, wenn damit geriffelte Platten übereinander geschichtet werden, Öffnungen mit kreisrunden oder rechteckigen Querschnitten gebildet werden.

Geriffelte Platten der gewünschten Breite können entweder dadurch hergestellt werden, daß eine Metallplatte mit einer großen Breite geriffelt wird und die geriffelten Platten dann geschnitten werden, oder daß zunächst die Metallplatten mit großer Breite in Streifen von geringer Breite geschnitten und dann die Streifen geringer Breite geriffelt werden.

Weiterhin ist das Material der Metallplatten nicht auf Blei begrenzt. Vielmehr kann irgendein anderes Material verwandt werden, das radioaktive Strahlen absorbieren kann. Weiterhin ist das Klebemittel nicht auf die dargestellten Materialien begrenzt, vielmehr kann irgendein Material verwandt werden, das in der Lage ist, Metallplatten fest aneinander zu heften.

Wenn die Sbärke der Metallplatten und die Abmessungen der Durchbohrungen geeignet gewählt sind, sind der Durchmesoer der

309820/08 12

Öffnungen des Kollimators und die Stärke der Wand zwischen aneinander angrenzenden Öffnungen automatisch "bestimmt* Selbstverständliche werden die Stärke der Metallplatte und die Atones-' sungen der Durchbohrungen in Abhängigkeit von Faktoren, wie z.B. der gewünschten Auflösung und der Empfindlichkeit des Kollimators und der Art der radioaktiven Substanz oder des radioaktiven Isotops bestimmt. .

309820/0812

Claims

2255463

Patentansprüche

Kollimator zum Kollimieren radioaktiver Strahlen, gekennzeichnet durch einen Stapel aus einer Vielzahl von geriffelten Metallplatten, die mit einer gleichen Tiefe geriffelt Bind und so aufeinander gestapelt sind, daß die unteren Absohnitte der Riffelung einer Metallplatte mit den oberen Abeohnitten der Riffelung der angrenzenden Metallplatte in Berührung stehen, wodurch eine Vielzahl von parallelen öffnungen als Durchlässe für die radioaktiven Strahlen zwischen aneinandergrenzenden geriffelten Metallplatten begrenzt wird, und durch Einrichtungen, die aneinandergrenzenden geriffelten Metallplatten an ihren Berührungsabschnitten aneinanderzuheften.
2. Kollimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hefteinrichtungen ein chemisches Bindemittel umfassen.
3. Kollimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hefteinrichtungen ein Lötmetall umfassen.
4. Kollimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatten aus einem Metall hergestellt sind, das radioaktive Strahlen absorbieren kann.
5. Kollimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die öffnungen an den Endabschnitten der geriffelten Metallplatten lagestifte eingefügt sind und an die geriffel-

" ten Metallplatten geheftet sind.
6. Kollimator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stapel ein Gesichtsfeld von bestimmter Gestalt tnt-

309820/0812

hält, das dadurch begrenzt wird, daß Abschirmstäbe in die Öffnungen außerhalb des effektiven Gesichtsfeldes eingefügt sind.
7. Kollimator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmstäbe aus einem Metall hergestellt sind und an die Wände der Öffnungen, die die Stäbe aufnehmen, geheftet sind« ' '...-■-.".. ■■ = .■;- · .
8. Verfahren zum Herstellen eines Kollimators zum Kollimieren radioaktiver Strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß Metallplatten mit gleicher Tiefe geriffelt werden,, und die- geriffelten JVIetallplatten so aufeinandergestapelt werden>

. daß die unteren Abschnitte.der Riffeleung einer Metallplatte mit den oberen Abschnitten der Riffelung der angrenzenden Metallplatte in Berührung stehen, wodurch eine Vielzahl von parallelen Öffnungen als Durchlässe für -die radioaktiven Strahlen zwischen aneinandergrenzenden geriffelten Metallplatten begrenzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsabschnitte der angrenzenden geriffelten Metallplatten aneinander geheftet werden.
to. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Lagestifte in die Täler an gegenüberliegenden Enden einer geriffelten Metallplatte gebracht,werden, eine angrenzende geriffelte Metallplatte so auf diese Platte gestapelt wird, daß die Lagestifte zwischen zwei geriffelten Metallplatten eingeklemmt und die genannten Verfahrensschritte wiederholt werden, bis eine bestimmte Anzahl geriffelter.Metallplatten übereinandergeschichtet ist.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch-gekennzeichnet, daß die Metallplatten aus einem Material .hergestellt werden, das

309820/0812

in der Lage ist, radioaktive Strahlen zu absorbieren.
12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Abschirmstäbe in die Öffnungen des Stapels eingefügt v/erden, die sich außerhalb eines effektiven Gesichtsfeldes mit bestimmter Gestalt befinden.

309820/0812

ieerseif β