DE2731629A1 - Kollimator - Google Patents
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Description
dipl.-ingA.migsling 63OO Gießen, den 12.7.1977
N.V. Optische Industrie "De Oude DeIft"
Van Miereveltlaan 9, DELFT, Niederlande.
Van Miereveltlaan 9, DELFT, Niederlande.
Kollimator
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für Szintigraphie, versehen
mit einem Kollimator, einem Detektor und damit optisch und/oder elektronisch
gekoppelten Mitteln zum Erzeugen und V/eiterverarbeiten von Signalen, die
massgebend sind für die Energie und die Ursprung^telle der von einem zu
untersuchenden Objekt kommenden Gammastrahlung.
Bei einer solchen Vorrichtung wird normalerweise ein Kollimator angewendet,
der einen z.B. aus Blei bestehenden Körper umfasst, der mit einer Vielzahl
paralleler Kanäle mit mehr oder weniger regelmässigen Vielecken (zahl der
Ecke ^3) als Querschnitt versehen ist.
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Vorrichtung der oben beschriebenen
Art, bei der ein Kollimator mit einer anderen Konfiguration verwendet wird,
die zu einer Anzahl später zu besprechender Vorteile gegenüber dem oben angedeuteten
sog. "multi hole"-Kollimator führt.
Dazu ist der Kollimator erfindungsgenäss derart aufgebaut, dass Strahlung,
die aus streifenförmigen Zonen des Objekts herrührt, ohne weitere Lagedif-
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ferenziation pro Zone durchgelassen wird und Mittel vorgesehen sind, eine
derart relative Bewegung zwischen dem Kollimator und dam Objekt herbeizuführen,
dass während der Aufnahmezeit jeder Punkt des Objekts der Schnittpunkt einer Reihe der genannten streifenförmigen Zonen ist.
Von jeder im Detektor auftretenden Szintillation braucht nur bestimmt zu
werden, in welchem Streifen die Szintillation stattgefunden hat. Diese Lokalisation kann genauer oder nit einfacheren Mitteln erfolgen als in dem
Fall, dass zwei Lage/koordinaten bestimmt werden sollen, wie bei dem üblichen
Kollimator der Fall ist.
Die für die Bildrekonstruktion benötigten optischen und elektronischen Mittel
können aus Mitteln bestehen, die aus der Rekonstruktions-Tomographie bekannt sind, mit der aus ähnlicher summierter Bildinformation ein Tomogramm erhalten
wird.
Die genannten Mittel zum Erhalten einer Relativbewegung können den Kollimator
um eine Achse drehen lassen, die senkrecht auf die Detektorabene steht. Es ist auch möglich, dass die Mittel das Objekt um eine Achse drehen lassen,
die senkrecht auf die Detektorebene steht.
Erfindungsgemäss kann der Kollimator aus im wesentlichen parallelen Lamellen
aus einem zum Aufhalten von Gammastrahlen geeigneten Material bestehen.
Bei einer bestimmten Ausführungsform kann der Kollimator aus Lamellen aus
einem zum Aufhalten von Gammastrahlen geeigneten Material bestehen, die sich, gegebenenfalls bei Verlängerung, schneiden.
Dabei können die erfindungsgemässen Lamellen unter solchem Winkel gegenüber
der Kollimatorachse angeordnet sein, dass die Ebenen, in denen die Lamellen liegen, sich gemäss einer einzigen geraden Linie schneiden, die die genannte
Achse lotrecht schneidet.
Erfindungsgemäss können weiter zwischen den Lamellen des Kollimators Querwände
vorgesehen sein, um Kanäle zu bilden, die alle in einer gemeinsamen
Richtung eine grössere kollimierende Wirkung haben als in einer Richtung senkrecht darauf.
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Schliesslich kann erfindungsgemäss der Kollimator derart ausgebildet sein,
dass während der Drehung ein nahezu kreisförmiger Teil des Objekts abgetas
tet wird.
Es zeigt sich, dass man durch die Verwendung eines erfindungsgemässen Kollimators gegenüber einem hergebrachten "multi hole"-Kollimator in einfacher
Weise eine Steigerung des Wirkungsgrades um einen Faktor 10-30 erreichen
kann.
Dieser erhöhte Wirkungsgrad bietet neben einem verbesserten Signal-Rauschverhältnis als zusätzliche Vorteile, dass bei dem erfindungsgemässen Kollimator eine kürzere Belichtung möglich ist, eine niedrigere Dosierung angewendet werden kann und, wenn die Lamellen dichter beieinander angeordnet
werden, die Trennfähigkeit des Kollimators verbessert wird.
Ein weitererVorteil wird erhalten, wenn erfindungsgemäss die Lamellen von
der KoIlimatorachse bis zu dessen Rand in zunehmendem Masse schief angeordnet v/erden, dies alles derart, dass bei einer imaginären Verlängerung der
Lamellen in einer Richtung auf die Gammakamera zu alle Lamellen sich im wesentlichen gemäss einer Linie schneiden, die lotrecht auf die Achse der Vorrichtung steht; in diesem Fall erhält man in einfacher Weise einen divergierenden Kollimator, mit dem man das Sehfeld erheblich vergrössern kann.
Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung, dass der Einfluss absorbierender
Teile, wie Knochen o.dgl., die zwischen der Gammastrahlenquelle und dem
Detektor liegen, gleichmässiger über alle Punkte des Objektes verteilt werden und von diesen absorbierenden Teilen keine störenden Schattenbilder auftreten.
Es ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung, dass man infolge
der erheblich grösseren Empfindlichkeit dieser Vorrichtung gegenüber
einer Vorrichtung mit einem üblichen Kollimator in proportional kürzerer Zeit
ein Toraograram erhalten kann, indem man den Patienten oder die Gammakamera
langsam um eine Achse drehen lässt, die senkrecht auf den gewünschten scheibanförmiyeu
Querschnitt des Objekts stoht. Durch die Zeitersparung, die man
auf die:;o Ws.ii;e erreicht, kann man nun den Patienten statt dar Gammakamera
drehen, wodurch eine mechanisch billigere Konstruktion möglich ist. Es ist
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ein Nebenvorteil, dass bei der tomometrischen Bildrekonstruktion dieselben
optischen und elektronischen Mittel verwendet werden können, wie die, welche zum Erhalten eines "normalen" Szintigramms erforderlich sind.
Auf diese Tomographie-Anwendung dar erfindungsgemässen Vorrichtung wird
später noch näher eingegangen werden.
Die Erfindung wird im Nachstehenden unter Hinweis auf die Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen darin:
Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, einer Gammakamera mit
einem erfindungsgemässen Kollimator;
Fig. 2 eine Vorderansicht der Kamera, gesehen von der Kollimatorseite bei
der Ausführungsform des Kollimators nach.Fig. 1;
Fig. 3 eine Vorderansicht einer Gammakamera, gesehen von der Kollimatorseite
bei einer anderen Ausführungsform des Kollimators;
Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Gammakamera mit
einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kollimators;
Fig. 5 eine Vorderansicht der Kamera, gesehen von der Kollimatorseite bei der
Ausführungsform des Kollimators nach Fig. 4;
Fig. 6 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Gammakamera mit einer
anderen Ausführungsform eines erfindungsgemässen Kollimators;
Fig. 7 eine Vorderansicht einer noch anderen Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Kollimators;
Fig. 8 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Kollimators; und
Fig. 9 eine cinliro Aus führung.-; form eines erf Lndunq icj.jinässen Kollimators.
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In Fig.1 findet man bei 1 ein Objekt, innerhalb dessen sich eine Radioaktivitätsverteüing
befindet. Das genannte Objekt ist vor einer Gammakamera aufgestellt,
die schematisch bei 3 angegeben ist. Zwischen dem Objekt 1 und der Gammakamera 3 befindet sich, wie üblich, ein Kollimator 4.
Während bei den bisher verwendeten Vorrichtungen dieser Art der Kollimator
aus einem z.B. aus Blei hergestellten, im wesentlichen zylindrischen Körper besteht, der mit einer Anzahl parallel zueinander verlaufender, nach einem
bestimmten Muster geordneter Durchbohrungen versehen ist, wie oben erläutert, kann der erfindungsgemässe Kollimator 4 aus einem Körper aus für Gammastrahlung
undurchdringlichem Material zusammengesetzt sein, in dem sich eine schlitzförmige Oeffnung 5 befindet. Der betreffende Körper kann aus Blei
bestehen, aber man kann auch ein anderes Material verwenden, das verhindert, dass Gammaquanten durchgelassen werden. Der in Fig. 1 in Seitenansicht wiedergegebene
Kollimator 4 ist zur Verdeutlichung in Fig. 2 nochmals dargestellt, aber dann in Vorderansicht, gesehen von der Objektseite.
Die Vorrichtung ist weiter mit nicht-abgebildeten Mitteln versehen, um den
zu Kollimator um dessen Achse eine Drehung ausführen / lassen. Die betreffende
Drehung ist durch einen Pfeil in Fig. 2 angegeben.
Es ist erfindungsgemäss auch möglich, den Schlitz 5 bei der oben beschriebenen
Ausführungsform durch eine Reihe auf einer Linie liegender Oeffnungen
6 zu ersetzen, wie in Fig. 3 angegeben.Obgleich die Oeffnungen in dieser
Figur als Oeffnungen mit kreisförmigem Querschnitt wiedergegeben werden, sind auch andere Querschnittsformen möglich.
Bei einer noch anderen erfindungsgemässen Ausführungsform ist nicht ein
Sp^It, sondern sind mehrere Spalte vorgesehen, die zwischen einer Anzahl
sich parallel zueinander erstreckender, z.B. aus Blei bestehender Lamellen
7 gebildet werden, wie in Fig. 4 der Zeichnung angegeben. Der in Fig. 4 in
Seitenansicht wiedergngebane Kollimator 4 ist zur Verdeutlichung in Fig. 5
nochmals gezeigt, aber dann in Vorderansicht, gesehen von der Objektseite.
Zur Erläuterung der Drohbarkeit des Kollimators sind die Lamellen des Kollimators
in Fig. 5 in einer anderen Position wiedergegeben als in Fig. 4.
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Die betreffende Drehung ist ausserdem durch einen Pfeil in Fig. 5 angegeben.
Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen sog. "multi hole"-Kollimator findet
bei dem erfindungsgemässen Kollimator eine kollimierende Wirkung in nur
einer Richtung statt, und zwar infolge der Anwesenheit des einzigen Spaltes oder des streifenweisen Aufbaues des betreffenden Kollimators.
Bei einer Drehung dieses Kollimators wird die von dem Objekt herrührende
Radioaktivität gleichsam "summiert" in parallelen Streifen, deren Orientierung
durch die momentane Lage des Kollimators bestimmt wird.
Die Information aller parallelen Streifen in einer bestimmten Lage gibt
dann das sog. Profil und eine Drehung des Kollimators über einen Winkel von 180° liefert dann die Profile, die fi
betreffenden Objekts notwendig sind.
betreffenden Objekts notwendig sind.
180 liefert dann die Profile, die für eine Rekonstruktion des Bildes des
Auch bei Drehung über einen kleineren Winkel als 180 kann Rekonstruktion
des Bildes stattfinden; dies kann z.B. beim Studium dynamischer Prozesse von Bedeutung sein.
Es ist erfindungsgemäss möglich, bei einem Kollimator mit Lamellen diese
Lamellen von der Drehachse des Kollimators bis zu dessen Rand in zunehmendem Masse schräg anzuordnen, und zwar derart, dass bei einer imaginären Verlängerung
dieser Streifen in einer Richtung auf die Gammakamera zu alle Streifen sich gemäss einer einzigen geraden Linie schneiden, die die Achse
des Kollimators lotrecht schneidet. Bei einer solchen Konstruktion erhält man in einfacher Weise einen divergierenden Kollimator, mit dem es möglich
ist,das Sehfeld erheblich zu vergrössern.
Eine solche Konstruktion des erfindungsgemässen Kollimators ist schematisch
in Fig. 6 wiedergegeben; dabei sind dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 4 und 5.
In Fig. 7 findet man eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemässen
Kollimators. Dabei sind die Lamellen 7 des Kollimators 4 so angeordnet, dass die Lamellen sich, in deren Längsrichtung verlängert gedacht, gemäss einer
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einzigen geraden Linie schneiden und folglich einen Fächer bilden. Es ist
klar, dass die Schnittlinie nicht ausserhalb der Begrenzungen des Kollimators 4 zu liegen braucht; die Schnittlinie kann sich, obschon nicht näher abgebildet,
innerhalb seiner Begrenzungen befinden, in einem Sonderfall soqar mit der Achse des Kollimators 4 zusainmenfallen.
Bei einem Kollimator 4 der mehr insbesondere in Fig. 5 abgebildeten Art
ergibt sich der Nachteil, dass, in der Längsrichtung der Lamellen gesehen, kaum eine und im wesentlichen keine Kollimation auftritt, wodurch momentan
ein asymmetrisches Sehfeld entsteht.
Um diesen Nachteil zu beseitigen, können, wie in Fig. 8 angegeben, zwischen
den Lamellen 7 des Kollimators 4 Querwände 8 angeordnet werden, wodurch Kanäle mit rechteckigem Schnitt gebildet werden. Es ist klar, dass diese
Kanäle alle in einer gemeinsamen Richtung eine grössere kollimierende Wirkung
haben als in einer Richtung senkrecht darauf.
Es ist auch möglich, den erfindungsgemässen Kollimator so auszubilden, dass
während der Drehung ein nahezu kreisförmiger Teil des Objekts abgetastet wird. Dazu kann ein ellipsförmiger Kollimator 4 verwendet werden, wie in Fig.
9 dargestellt, dessen Lamellen 7 senkrecht auf die grosse Achse der Ellipse stehen. Die Seitenwände, die die Langseiten der Ellipse bilden, müssen für
eine Beschränkung des Sehfeldes auf nahezu die Länge der grossen Achse sorgen.
Es ist klar, dass auch allerlei Diaphragmen aus teilweise oder vollständig
Gammastrahlen absorbierendem Material,die zwischen Objekt und Kollimator
angeordnet sind,um eine einheitlichere Empfindlichkeit zu erzielen, zu einer
erfindungsgemässen Vorrichtung gehören können.
Da, wie oben erwähnt, mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung eine erheblich
grössere Empfindlichkeit erhalten werden kann als mit den bisher verwendeten Vorrichtungen, ist es möglich, mit der erfindungsgemässen Vorrichtung
in kürzerer Zeit ein Tomogramm eines Objekts zu erhalten, als bei einer Kamera mit einem "multi hole"-Kollimator möglich ist. Es ist klar, dass bei
der Bildung von Tomogrammen neben der verhältnismässig schnellen Drehung
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des erfindungsgemässen Kollimators um die Achse der Gammakamera eine verhältnismässig
langsame Drehung des Patienten oder der Gammakamera mit Kollimator um eine Achse senkrecht auf den gewünschten, scheibenförmigen Querschnitt
des Objektes erforderlich ist. In Fig. 1 und 4 ist durch einen Pfeil eine Drehung des Objekts 1 schematisch angegeben.
Es wird bemerkt, dass, obgleich die Gammakamera der Art, die bei dem erfindungsgemässen
Kollimator verwendet wird, unabhängig von der Konstruktion davon gewählt werden kann, es einer Lokalisation der Szintillationen in der
Garamakaraera zugute kommen kann, wenn man bei einem mit Laraellen versehenen
Kollimator auch den Detektor aus einer Anzahl paralleler Streifen zusammensetzt,
die dem Muster der Lamellen des Kollimators entsprechen. Es ist klar, dass beim Betrieb in diesem Fall dann auch der Detektor mit dem Kollimator
mitdrehen muss.
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Leerseite
Claims (10)
1. Vorrichtung für Szintigraphie, versehen mit einem Kollimator, einem
Detektor und damit optisch und/oder elektronisch gekoppelten Mitteln
zum Erzeugen und Weiterverarbeiten von Signalen, die massgebend sind für die Energie und die Ursprungsstelle der von einem zu untersuchenden
Objekt kommenden Gammastrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollimator
derart aufgebaut ist, dass Strahlung, die aus streifenförmigen Zonen des Objekts herrührt, ohne weitere Lagedxfferenziation pro Zone
durchgelassen wird und Mittel vorgesehen sind, eine derart relative Bewegung zwischen Kollimator und Objekt herbeizuführen, dass während
der Aufnahmezeit jeder Punkt des Objekts der Schnittpunkt einer Reihe der genannten streifenförmigen Zonen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten
Mittel den Kollimator um eine Achse drehen lassen können, die senkrecht auf die Detektorebene steht.
3- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten
Mittel das Objekt um eine Achse drehen lassen können, die senkrecht auf die Detektorebene steht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kollimator einen Körper aus für Gammastrahlen undurchdringlichem Material mit in diesem vorhandener schlitzförmiger Oeffnung umfasst.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kollimator einen Körper aus für Gammastrahlen undurchdringlichem Material mit in diesem vorhandener Reihe auf einer Linie liegender Oeffnungen
umfasst.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kollimator aus im wesentlichen parallelen Lamellen aus einem zum Aufhalten
von Gammastrahlen geeigneten Material besteht.
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ORIGINAL INSPECTED
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kollimator aus Lamellen aus eineia zum Aufhalten von Gammastrahlen geeigneten
Material besteht, die sich, gegebenenfalls bei Verlängerung, schneiden.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 odar 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Lamellen unter solchem Winkel gegenüber der Kollimatorachse angeordnet sind, dass die Ebenen, in denen die Lamellen liegen, sich gemäss einer
einzigen geraden Linie schneiden, die die genannte Achse lotrecht schneidet.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen den Lamellen des Kollimators Querwände vorgesehen sind, um Kanäle zu bilden, die alle in einer gemeinsamen Richtung
eine grössere kollimierende Wirkung haben als in einer Richtung senkrecht
darauf.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kollimator derart ellipsförmig ausgebildet ist, dass
die Lamellen senkrecht auf die grosse Achse der Ellipse stehen.
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